摘要:电力系统中性点接地方式指的是在发电机或变压器的中性点和电力系统中与地进行连接的一种方式。随着电力系统电压水平的提高以及大型机组和特高压电气设备的输入,选择中性点接地方式和相应的保护方式已成为大多数学者的主要研究课题之一。中性点通过小电抗接地,中性点通过小电阻,中电阻和大电阻接地,中性点通过消弧线圈与小电阻连接。随着多种运行方式的出现,人们在选择时产生了困惑,难以权衡利弊以做出准确的选择,不利于电力系统的安全稳定运行。本文分析并比较了几种常见的接地方式及其特性。
关键词:电力系统 中心点接地
一.中性点不接地
“不接地代表着电力系统的中性点和大地之间不会有其他的任何实质性的连接。但是实际上,系统的三相与地面之间存在一个分布式电容,即中性点零序电抗通过集中在电力变压器中的等效电容接地来接地,零序电抗是一个有限的且可变的,因此中性线不接地与中性线绝缘是不同的概念。
不接地系统主要用于中压系统。它们的优点和问题可以总结如下:
1)不接地系统的电源安全。计算表明,在三相电源系统中,当发生单相接地(电阻R接地)时,未接地的中性点的短路电流小于直接接地的短路电流。
中性不接地系统比直接接地系统更安全。特别是,对于有爆炸危险的场所或地下低压(380v)电源系统,需要此类接地。
2)不接地系统的电源可靠性。在中性点不接地配电网中,当发生单相接地故障时,由于没有短路形成,线路电压保持对称且不变,并且故障点的短路电流很小,对功耗没有影响。的用户。基于此优势,该方法在现有配电网中的利用率高达80%?90%。当线路不长时,接地电容器电流很小,并且接地电弧将自动熄灭而不会引起跳闸。因此,可以使系统有故障地运行一段时间,从而确保电源的可靠性。当线路较长时,接地电容器的电流较大,容易形成稳定的间歇电弧,并形成高幅值的电弧接地过电压,这需要相应的继电保护措施加以改进。
3)不接地系统的中性点电位增加。当不接地系统中发生单相接地故障时,非故障电压将上升到线路电压,中性点电压将上升到相电压。要求中性点具有相电压的绝缘水平。当前,电网的许多主要变压器选择分级绝缘变压器,势必会增加绝缘投资,成为不接地系统的诸多问题之一。
二.中性点利用消弧线圈进行接地
通过消弧线圈将中性点接地意味着可调节电抗器串联在电源系统的中性点和地面之间。这种接地方法可以抵消由电压电平的增加和传输线的延伸引起的大电容电流,并补偿较小的值。
这种接地方法的优点如下:通常,在发生单相故障时不容易保持接地电弧,并且当电流过零时电弧可以自行熄灭。另外,消弧线圈的存在也减慢了灭弧瞬时故障点的恢复电压。同时,在单相接地的情况下接地系统,接地电流与故障点无关,杂物流量小,消弧线圈可有效抑制单相接地故障的发展,以防止相间短路,发电机和变压器,继电保护设备无动作,断路器不动作,并对系统中的所有电气设备具有保护作用。
缺点:这种方式的接地系统在工频过电压和暂态过电压较高,且电网运行的补偿复杂,适应电网变化缓慢,且零序网络等效系统由补偿线圈组成接地电容和LC串联电路一样,如果参数不舒服,容易产生较高的谐振过电压。为了弥补这一缺陷,目前常用的方法是在消弧线圈的两端使用并联电阻,以限制谐振过电压的产生,以弥补消弧线圈接地较长,接地时间短的缺点。接地电阻,有利于实现接地保护线的选择,正常工作时中性点电压不要太高。这样,消弧线圈的过度补偿是有益的。
三.中性点通过电阻接地
上面提到的方法非常适合基于架空线的电网。因为在架空线的电网中如果发生单相接地故障的时候,这种方法不仅能够使电网运行一段时间,并且还能够通过自动重合闸的方式来消除这种电网瞬态故障。但是,随着城市配电网中电缆线比例的增加,不再适用在单相故障后不会立即跳闸的中性接地方法。如果电缆发生故障,则必须维持电源故障,并且不允许重新合闸操作。传统的接地方法存在许多缺点:间歇性的电弧接地过程中的电压与谐振电压可能会超过避雷器所能够承受的能力;消弧线圈的容量将随着电容电流的增加而增加。当在单相接地故障下提高MOA的事故率时,必须采用MOA并联间隙以确保安全运行,并且在匹配参数时,这种并联间隙并非易事。
针对这些问题,研究人员做了很多工作,得出的结论是:在中压配电网电缆出线系统中性点的连接方式中,单相接地故障的瞬时跳闸方式是通过采用电阻,可以有效解决传统接地方式中的一系列问题。但是,很难选择接地电阻的R值,因此需要考虑许多因素。 R的下限值由于受到通信线路的影响,这就限制了短路电流的水平以及接地设备的容量,而R的上限值是通过过电压的水平以及所安装的继电保护设备所具有的灵敏度来进行限制。
表1显示了城市配电网中高,中,低电阻接地模式的电阻值以及单相接地故障电流的范围。
低电阻接地方式可以获得大的叠加在中性点上的电阻电流,具有继电保护作用,可以迅速排除故障,不易引起谐振过电压,可以降低电缆的绝缘水平,大大降低了异相接地的可能性, 能及时清除故障,操作维护十分方便,主要用于城市配电网中的10 kV,25 kV,30 kV电缆。 但是,在低电阻接地的情况下,线路的跳闸率将增加。 由于采用单相接地的方式会使得经过的电流比较大,这样就会对通信线路产生很大的干扰,所以就必须采取一些合适的保护方法。基于10 kV电缆的配电网采用10Q小电阻模式,效果好,没有问题,推荐这种接地方式。
四.结语
综上所述随着社会经济的发展和科学技术的现代化,对电力的依赖和消耗越来越大。因此我国的电网规模也在随之扩大,所以采用单相接地的方式过程中的电流也在随之增加,这种情况会对电网设备产生一定的影响,甚至可能会使得设备损坏,因次需要将10V的单电源的树状电源改为环网的双电源,才能消除这种影响。另外,由于现代城镇建设对城市外观的要求,将10kV架空线改造为电缆供电线,这也是必然趋势。为了满足未来电力发展的需要,有必要根据电力负荷,电网结构,电缆回路数,过压保护,跳闸方式以及继电保护的组成和特点,选择合适的中性点接地方式保证电力系统稳定,从而优化中性点接地方式。
参考文献
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