中低压直流配用电系统接地方式选择研究

发表时间:2020/7/21   来源:《电力设备》2020年第9期   作者:张艳华
[导读] 摘要:电力作为现代社会最基础的能源之一在各个行业中发挥着极为重要的作用。
        (国网阳泉供电公司  山西阳泉  045000)
        摘要:电力作为现代社会最基础的能源之一在各个行业中发挥着极为重要的作用。直流配用电系统可提供安全、灵活、高效的供电服务,具有巨大的发展前景。相比于交流系统,直流配用电系统可以方便地实现可再生能源、直流和变频负荷的高效接入和灵活管理,并根据用户需求提供高效、经济、灵活的供电服务。本文就中低压直流配用电系统接地方式选择展开探讨。
        关键词:直流配电网;接地方式;换流器
        1直流配用电系统供用电模式
        直流配用电系统的网架拓扑结构及接线方式与应用场景密切相关。当前直流配用电应用场景主要分为:(1)专有直流配用电;(2)直流配用电网络;(3)民用直流配用电。其中专有直流配用电场景应用较为成熟,包含轨道交通、直流照明、数据中心和工业优质供电等。数据中心应用场景中其负荷主要为服务器、计算机等IT设备,考虑到用户对可靠性及电压骤降等电能质量问题较为敏感,按照高冗余性的原则,应采用双端供电的模式,同时配置不间断电源及电能质量治理装置,保证敏感负荷的不间断供电及高供电质量。直流配用电网络应用场景目前由于设备实用化程度低的瓶颈主要处在示范工程阶段,采用交流变电站进行直流变换并向低压供电系统延伸,汇集各种发电单元及各类负荷,直流配网与交流配网柔性互联,且互为支撑。
        2低压直流用电系统接地方式
        2.1低压真双极接线
        对于低压真双极接线形式,系统的接地方式可选择中性点不接地、直接接地和经高阻接地3种方式。对于中性点不接地系统,由于发生单点接地时不存在电流的物理通路,既不会威胁人身安全,也不会中断系统的连续供电,其人身安全性较好,供电可靠性高。正常运行时,正、负极电流基本相同,不平衡电流通过金属回线流通,不会有杂散电流进入接地网,不会对接地网的钢质构件造成腐蚀(电化学腐蚀)。在该种接地方式下,系统需要采用绝缘监测装置以及时发现系统的单点接地故障并发出报警信息,绝缘监测装置的采用会增加系统的前期投资、后期运维费用和保护的复杂性。对于中性点直接接地的接地方式,任何一点故障都会引起漏电保护设备动作,该种接地方式可等同于不接地运行方式下金属回线出现了金属性接地点的故障状态,相对于不接地方式少了一层保护层级。当极线发生人身触电,漏电保护设备会动作,但在漏电保护设备动作前,人体会有短时电流流过;漏电保护跳开故障后,会造成用户供电中断,因此,其人身安全性和系统的供电可靠性较不接地运行方式差。对于中性点经高阻接地的接地方式,其与不接地方式类似,相当于是不接地运行方式下金属回线发生非金属性接地的故障状态,相对于不接地方式少了一层保护层级,因此,其人身安全性和系统的供电可靠性较不接地运行方式差。
        2.2低压供配电系统接地的形式
        首先我们安装低压供配电系统的时候一定要对低压配电网接地形式要有所了解。依据电力行业规范低压供配电系统可分为以下几点。(1)电力行业规范“DL/T599-2016中低压配电网技术改造导则”中7.4.1条规定:一般低压配电系统可采用TN和TT接地型式,一个系统只应采用一种接地型式。7.4.3条中又规定:农村等区域无总等电位连接的建筑物,低压配电系统采用TT接地型式。(2)电力行业规范“DL/T499-2001农村低压电力技术规程”中3.4.1条规定:农村低压电力网宜采用TT系统;城镇、电力用户宜采用TN-C系统;对安全有特殊要求的可采用IT系统。同一低压电力网中不应采用两种保护接地方式。(3)现行的“国家电网公司380/220配电网工程典型设计-2104版”第20章中有明确要求:农村380/220V电力网宜采用TT系统;城镇、电力用户宜采用TN-C系统;对安全有特殊要求的可采用IT系统。

综上,低压配电网的接地型式选择已经比较明了,即:①城镇、工矿企业等用户采用TN系统(主要是TN-C)。②农村区域采用TT系统。③对安全有特殊要求的场合或排灌用户可采用IT系统。(4)接地方式的系统一般是TN、TT、LT这三种低压供配电系统。这三种分别表示不同的含义,首先我们要知道每个字母代表的含义;第一个系统T表示的直接接地的意思,I表示的是需不需要通过阻抗来实现接地,或者不接地,N表示能否直接与电原系统接地。
        2.3低压伪双极接线
        对于低压伪双极接线形式,系统的接地方式可选择不接地或正极接地。对于不接地运行方式,由于单点接地不构成闭合回路,因此不会对人身安全造成威胁,也不会影响系统的供电连续性,该种接地方式与低压真双极系统的不接地运行方式原理相同,其优点主要有:人身安全性高、系统供电连续性好,且不存在接地点杂散电流腐蚀接地网钢质构件的问题。同样,为了充分发挥该种接地方式的优点,采用该种接地方式时,应采用绝缘监测装置及时发现并消除单个接地点,并通过用户侧的漏电保护设备为用户的人身安全提供保障,以便在单个接地点未清除的情况下发生人身触电时能够及时跳开故障。对于正极接地方式,当负极出现单点接地故障时,漏电保护装置会立即动作,该种接地方式可等同于不接地运行方式下出现单极金属性接地的故障状态,相对于不接地方式少了一层保护层级。
        3查找直流接地注意事项
        查找直流接地的注意事项是:(1)查找接地故障前应根据运行设备异常情况、现场检修情况和天气情况等进行判断,以缩小排查范围。如果天气不好,应先拉户外负荷。(2)在取下运行设备的直流熔断器时,应先拉正极后拉负极,合熔断器时与此相反。(3)用“拉路法”选择直流接地时,必须做好安全措施和监护工作,防止人身触电,不得造成短路或另一点接地,防止两路直流电源全部消失,引起保护及自动装置误动。(4)查找直流接地时,有环路的应先将环路解除,再进一步查找、消除。如果拉开设备直流电源后接地信号消失,应确保另一路直流电源正常供电,防止设备失去直流电源的时间过长。(5)在查找直流接地的过程中,为了防止保护误动,必须短时将保护退出运行。在此过程中,应严格按照保护投退规定履行相关审批手续,并做好防范措施。检查结束后,立即将保护投入运行。
        4直流配用电系统运行控制
        目前针对直流系统的控制研究,主要集中在高压直流输电和低压直流微网中,尚没有成熟的直流配电网的控制策略。系统并网运行时相关的控制策略参考了高压直流输电中换流站的电压控制方法,在建模仿真中大多对换流站进行详细建模,交流系统采用戴维南简化模型,这样既可分析换流站模块级的暂稳态过程,又能对交流系统互联处的基波潮流变化进行准确分析。在多端直流配电系统中,将一端换流站采用定电压控制策略,维持直流母线电压稳定,其余多端采用定功率控制策略,与交流系统进行有功、无功功率在四象限的瞬时交互。采用下垂控制策略,各换流站共同承担直流电压的控制。提出一种适用于直流配电网的电压控制策略,主站采用定电压控制,从站采用功率环限幅的P-U-I控制策略,当系统运行模式发生变化、主站退出运行时,从站自主切换为定电压控制,一定程度维持系统稳定运行。
        结语
        随着人们的水活水平逐步的提升,电成为了我们生活中不可缺少的一部分,时时刻刻影响着人们的生活,影响着国民经济的发展。也对于为电力方面的要求也比从前提高了许多,因此社会的发展需要让我们不的不对电力的建设投入加大力度,更加完善我们的电力系统,也要求我们的接地低压供配电系统以及接地的方式也要与时俱进不断的自我完善自我突破,也要求我们从事电力相关的工作人员也要与时俱进紧跟科技时代社会的发展以及社会的需求勇于创新。
        参考文献
        [1]张翔.低压配电系统接地方式研究[J].河南科技:上半月,2018(4):118-120.
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