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摘要:中性点接地方式对于电力系统来说是一个综合性问题,一方面涉及电网的安全可靠性,以及选择过电压的绝缘水平,另一方面干扰通讯、危害人身安全。通常情况下,中性点接地方式都有一定的适用范围和使用条件。当前,我国城乡电网正处在建设与改造阶段,对于电网发展来说,中性点接地方式是一项重要的技术问题,需要引起高度关注和重视。目前,中性点不接地、中性点经电阻或经消弧线圈接地,以及中性点直接接地,这四种接地方式共同构成供配电系统中接地方式。本文重点研究四种接地方式的优缺点,进而在一定程度上为电力系统选择接地方式提供依据。
关键词:接地方式 中性点
在电力系统中,为了确保电力设备正常运转,需要选择科学合理的接地方式。所谓接地方式,是指发电机或变压器的中性点与大地之间的连接方式。在当前的电力系统中,大接地电流系统和小接地电流系统是主要的接地方式。①大接地电流系统,通常情况下,这种接地方式是指中性点直接与地相连,②小接地电流系统,通常情况下,这种接地方式分为:中性点不接地、中性点经消弧线圈接或电阻接地。中性点的接地方式涉及技术、经济、安全等方面,在技术水平、技术条件以及运行经验等方面各国之间存在一定差异。因此,在处理接地方式时会存在一定的差异。所以掌握电力系统的接地方式,对于学习电力系统知识以及从事电力行业的工作人员来说,具有重要的意义。
1 小接地电流系统
在电力系统中,发电机和变压器的中性点不接地,或者经过电阻或消弧线圈与地相连,进而构成小电流接地系统。
1.1 中性点不接地
处于电力系统中的发电机和变压器,其中性点不做接地处理,也就是说,中性点与地之间是绝缘的。在电力系统中,中性点不接地方式结构简单、不需附加设备,运行比较方便。在辐射形或树状形的供电网络中,中性点不接地系统广泛应用在10kV架空线路中。中性点不接地系统的优点主要表现为:在发生单相接地故障时,产生的接地电流比较小,如果产生的故障是瞬时故障,会自动熄弧,非故障相电压通常情况下升高不大,系统的对称性不会被破坏。发生系统单相接地故障后,根据安规规定,系统可以继续运行两小时,进而为排除故障赢得时间,在一定程度上提高了供电的可靠性。中性点不接地系统的缺点:在这种接地方式中,中性点与地之间是绝缘的,对地电容中储存的能量根本没有通道进行释放。发生弧光接地故障时,在一定程度上导致电弧不断地熄火与重燃,不断向电容充电。
1.2 中性点经电阻接地
在电力系统中,为了提高电力系统运行的安全性,将一定阻值的电阻接在电动机或变压器的中性点与大地之间。将电阻按照并联的方式接入系统,与电容组成回路,在电阻自身特性的影响下,接入系统的电阻能够对谐振过电压和间歇性电弧接地过电压起到预防的作用。另外,在变电所中,如果接地方式采用电阻接地,那么当出现一相金属性接地后,健全相电压会升高到系统电压,三相电压因接地跳开而恢复到正常值,接地点电流值受到系统电容电流的大小和中性点电阻值的影响和制约。当发生非金属性接地时,与金属性接地相比,在接地点电阻的影响和制约下,会明显降低流过接地点和中性点的电流值,同时,健全相电压上升明显降低,在零序电压值大小方面,非金属性接地约为单相金属性接地的一半。
中性点经电阻接地系统的缺点:如果接地点的电流值较大,并且零序保护没有及时动作或者出现拒动现象,接地点及附近的绝缘在一定程度上就会受到影响。另外,当发生接地故障时,无论这种故障是永久性的,还是非永久性的都会引发跳闸现象,进而在一定程度上增加了线路上跳闸的次数,对用户的正常供电的可靠性就会明显下降。
1.3 中性点经消弧线圈接地
在电力系统中,将一个消弧线圈接在发电机或变压器的中性点与地之间。该系统的优点:在电力系统中,如果选用中性点不接地方式,单相接地故障一旦发生,电容电流就会通过消弧线圈进行补偿,弧光过电压在一定程度上可以得到避免。如果单相接地故障发生在中性点不接地系统中,虽然可以继续供电,但是,也存在过电压。当接地电流超过30A时,通常情况下电弧不能自熄,弧光接地过电压发生的概率增大,电网的安全运行受到影响。当发生接地故障时,消弧线圈作为可调电感,通过对接地电流进行处理,使之变为电感电流,进而对接地电容电流进行补偿,在自行熄弧范围内控制通过故障点的电流。
该系统的缺点:首先接地的故障线路无法通过零序保护检出。当系统接地时,按照规程的相关规定,受接地点残流很小的影响,使得消弧线圈处于过补偿状态,流过接地线路和非接地线路的零序电流在方向上保持一致。所以,无法检测出接地的故障线路。其次,消弧线圈与对地电容组成谐振回路。由于消弧线圈是一种感性元件,在一定情况下出现谐振过电压。第三,中性点经消弧线圈接地处理,降低了弧光接地过电压的概率,但是不能彻底消除弧光接地过电压,同时也不能降低弧光接地过电压的幅值。
2 大接地电流系统
在电力系统中,发电机或变压器的中性点与地直接相连,这种连接方式被称为大接地电流系统。大接地电流系统在运行过程中,一旦发生一相接地故障,就会引发单相接地短路,使得流过线路的短路电流很大,使得线路保护装置会立即作出动作,断路器跳闸切除故障。该接地方式的优点主要表现为:单相接地故障发生时,中性点电位为零,非故障相在对地电压方面基本不变。所以,在绝缘水平方面,只需按照电网的相电压考虑系统中输电设备绝缘水平,在我国110kV及以上电网中,该接地方式应用比较广泛。
该接地方式的缺点:第一,单相接地故障发生后,电网运行停止,在一定程度上避免短路电流造成更大的损失,与小接地电流系统相比,大接地电流系统的可靠性较低。第二,运行过程中,如果发生单相接地故障,跨步电压和接触电压交会出现在接地点附近。当发生跨步电压和接触电压交会时,工作人员如果误登杆或误碰带电导体,会造成触电事故。第三,该系统发生单相接地故障时,产生的接地电流值较大,通讯系统会受到严重干扰。
总之,在三相交流电力系统中,为了达到理想的工程效果,需要考虑线路的长短、电压的高低、气象条件和系统容量等因素,通过对经济和技术进行综合对比,选择合理的接地方式。
参考文献:
[1]刘洋,霍妍妍.中压供配电系统中性点接地方式的发展与比较[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010(12).
[2]范志颂.500kV自耦变压器中性点小电抗接地在广东电网的
应用研究[J].价值工程,2010(27).
[3]ERKHAN F M.Factors affecting values of short-circuit current levels in electrical power engineering systems. IEEE Transactions on Power Systems.2003.
关键词:接地方式 中性点
在电力系统中,为了确保电力设备正常运转,需要选择科学合理的接地方式。所谓接地方式,是指发电机或变压器的中性点与大地之间的连接方式。在当前的电力系统中,大接地电流系统和小接地电流系统是主要的接地方式。①大接地电流系统,通常情况下,这种接地方式是指中性点直接与地相连,②小接地电流系统,通常情况下,这种接地方式分为:中性点不接地、中性点经消弧线圈接或电阻接地。中性点的接地方式涉及技术、经济、安全等方面,在技术水平、技术条件以及运行经验等方面各国之间存在一定差异。因此,在处理接地方式时会存在一定的差异。所以掌握电力系统的接地方式,对于学习电力系统知识以及从事电力行业的工作人员来说,具有重要的意义。
1 小接地电流系统
在电力系统中,发电机和变压器的中性点不接地,或者经过电阻或消弧线圈与地相连,进而构成小电流接地系统。
1.1 中性点不接地
处于电力系统中的发电机和变压器,其中性点不做接地处理,也就是说,中性点与地之间是绝缘的。在电力系统中,中性点不接地方式结构简单、不需附加设备,运行比较方便。在辐射形或树状形的供电网络中,中性点不接地系统广泛应用在10kV架空线路中。中性点不接地系统的优点主要表现为:在发生单相接地故障时,产生的接地电流比较小,如果产生的故障是瞬时故障,会自动熄弧,非故障相电压通常情况下升高不大,系统的对称性不会被破坏。发生系统单相接地故障后,根据安规规定,系统可以继续运行两小时,进而为排除故障赢得时间,在一定程度上提高了供电的可靠性。中性点不接地系统的缺点:在这种接地方式中,中性点与地之间是绝缘的,对地电容中储存的能量根本没有通道进行释放。发生弧光接地故障时,在一定程度上导致电弧不断地熄火与重燃,不断向电容充电。
1.2 中性点经电阻接地
在电力系统中,为了提高电力系统运行的安全性,将一定阻值的电阻接在电动机或变压器的中性点与大地之间。将电阻按照并联的方式接入系统,与电容组成回路,在电阻自身特性的影响下,接入系统的电阻能够对谐振过电压和间歇性电弧接地过电压起到预防的作用。另外,在变电所中,如果接地方式采用电阻接地,那么当出现一相金属性接地后,健全相电压会升高到系统电压,三相电压因接地跳开而恢复到正常值,接地点电流值受到系统电容电流的大小和中性点电阻值的影响和制约。当发生非金属性接地时,与金属性接地相比,在接地点电阻的影响和制约下,会明显降低流过接地点和中性点的电流值,同时,健全相电压上升明显降低,在零序电压值大小方面,非金属性接地约为单相金属性接地的一半。
中性点经电阻接地系统的缺点:如果接地点的电流值较大,并且零序保护没有及时动作或者出现拒动现象,接地点及附近的绝缘在一定程度上就会受到影响。另外,当发生接地故障时,无论这种故障是永久性的,还是非永久性的都会引发跳闸现象,进而在一定程度上增加了线路上跳闸的次数,对用户的正常供电的可靠性就会明显下降。
1.3 中性点经消弧线圈接地
在电力系统中,将一个消弧线圈接在发电机或变压器的中性点与地之间。该系统的优点:在电力系统中,如果选用中性点不接地方式,单相接地故障一旦发生,电容电流就会通过消弧线圈进行补偿,弧光过电压在一定程度上可以得到避免。如果单相接地故障发生在中性点不接地系统中,虽然可以继续供电,但是,也存在过电压。当接地电流超过30A时,通常情况下电弧不能自熄,弧光接地过电压发生的概率增大,电网的安全运行受到影响。当发生接地故障时,消弧线圈作为可调电感,通过对接地电流进行处理,使之变为电感电流,进而对接地电容电流进行补偿,在自行熄弧范围内控制通过故障点的电流。
该系统的缺点:首先接地的故障线路无法通过零序保护检出。当系统接地时,按照规程的相关规定,受接地点残流很小的影响,使得消弧线圈处于过补偿状态,流过接地线路和非接地线路的零序电流在方向上保持一致。所以,无法检测出接地的故障线路。其次,消弧线圈与对地电容组成谐振回路。由于消弧线圈是一种感性元件,在一定情况下出现谐振过电压。第三,中性点经消弧线圈接地处理,降低了弧光接地过电压的概率,但是不能彻底消除弧光接地过电压,同时也不能降低弧光接地过电压的幅值。
2 大接地电流系统
在电力系统中,发电机或变压器的中性点与地直接相连,这种连接方式被称为大接地电流系统。大接地电流系统在运行过程中,一旦发生一相接地故障,就会引发单相接地短路,使得流过线路的短路电流很大,使得线路保护装置会立即作出动作,断路器跳闸切除故障。该接地方式的优点主要表现为:单相接地故障发生时,中性点电位为零,非故障相在对地电压方面基本不变。所以,在绝缘水平方面,只需按照电网的相电压考虑系统中输电设备绝缘水平,在我国110kV及以上电网中,该接地方式应用比较广泛。
该接地方式的缺点:第一,单相接地故障发生后,电网运行停止,在一定程度上避免短路电流造成更大的损失,与小接地电流系统相比,大接地电流系统的可靠性较低。第二,运行过程中,如果发生单相接地故障,跨步电压和接触电压交会出现在接地点附近。当发生跨步电压和接触电压交会时,工作人员如果误登杆或误碰带电导体,会造成触电事故。第三,该系统发生单相接地故障时,产生的接地电流值较大,通讯系统会受到严重干扰。
总之,在三相交流电力系统中,为了达到理想的工程效果,需要考虑线路的长短、电压的高低、气象条件和系统容量等因素,通过对经济和技术进行综合对比,选择合理的接地方式。
参考文献:
[1]刘洋,霍妍妍.中压供配电系统中性点接地方式的发展与比较[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010(12).
[2]范志颂.500kV自耦变压器中性点小电抗接地在广东电网的
应用研究[J].价值工程,2010(27).
[3]ERKHAN F M.Factors affecting values of short-circuit current levels in electrical power engineering systems. IEEE Transactions on Power Systems.2003.