朱志辉
东北大学设计研究院(有限公司) 辽宁沈阳110000
摘要:供电系统选择不同的接地方式将会对其运行稳定性产生直接影响,本文对10kv供电系统中性点在不同接地方式下所体现出的优劣点进行了分析,对比不同接地方式下的优劣差别,一起可以选择最适合的接地方式,避免出现干扰通信等问题。
关键词:10kv供电系统中性点;接地方式;优劣点
在供电系统中早期建设中,我国大多采用不接地方式或者经消弧线圈接地方式,在中性点不接地系统中,由于单相接地故障导致没有回路,接地点通过的电流较小,而中性点接地系统单相短路之后所产生的相电压改变为0。非故障相电压将会改变为线电压,因为其具有一定的对称性,所以仍然可以维持一段时间的接地系统的正常运行,但是这种运行状态只能持续一段时间,为了避免运行一段时间后导致设备遭受损害,必须对其进行更高程度的绝缘处理。随着我国科学技术水平的提升,如今我国已经研究出了更加多样化的中性点接地措施,很多变电站因为所使用的10kv设备不具有足够的绝缘性,因此需要探究更加安全高效的接地方式。电缆材料具有较为理想的绝缘性,所以在很多10kv供电系统中均得到了广泛应用,从上个世纪开始我国就已经展开了对10kv供电系统中性点接地方式的改造,所使用的主要接地方式包括中性点谐振接地系统、中性点经高电阻接地等方式,本文主要针对不同的接地方式优劣点进行了分析。
一、10kv供电系统中性点不接地优劣点
(一)优势
10kv供电系统中性点不接地处理有一定优势,使用这种方式运行,可以保障三相电与大地之间不构成回路,从而避免了一相故障导致的整个供电系统短路跳闸的问题,而且在产生电弧之后仍然可以实现有效供电,但是此时的供电处于不安全状态,必须在短时间内加以处理以排除故障,从而避免大范围停电问题,与此同时,中性点不接地10kv供电系统发生故障后,不会与电源侧形成回路,因此使得该系统的运行安全性和稳定性都比较高[1],也更加容易实现效果理想的绝缘,保障用电人身安全。除此之外,在10kv供电系统中没有设置家庭用电那种零线接地的漏电保护系统,所使用中性点不接地的主要原因就是10kv电压虽然属于高压,但是以我国目前的技术完全可以保障其运行的安全性[2],所以没有必要设置接地系统,这样可以更好的实现高经济性运行。
(二)劣势
当然,除了优势之外,在10kv供电系统中应用中性点不接地处理也存在一定缺陷,若中性点没有实现接地,此时的电压值处于恒定状态,则此时电源中性点位置的点位为0,但是因为不恒定的问题,使得架空绝缘的线路被转置,反而会导致处于中立点位的电压发生偏移问题。在供电系统主体中,一旦出现单相接地障碍,就会导致没有发生故障的接地电压瞬间增长,一度可以增长至三倍以上,大量的电压通过会对绝缘比较薄弱的位置造成放电击穿伤害,进而可能导致电缆着火甚至出现爆炸事故,对电压互感设备、供电设备等造成严重损害,影响供电稳定性,与此同时,若有人接触了漏电部位就会瞬间遭受强大电流的烧灼,甚至导致人员伤亡等严重事故发生。
二、10KV供电系统中性点谐振接地优劣点
(一)优势
有相关研究显示,当10kv供电系统中的接地电流较大时(>30A)会产生比较稳定的电弧,实现连续的电弧接地后就会导致电线烧断并发生短路,如果供电系统的接地电流不超过一定范围(<30A),就会形成谐振电路,从而发生持续放电,若接地电流不超过5A则会在电流归0时自动熄灭电弧[3],电流超过10A时使用补偿消弧线圈接地方式,可以保障中性点电压不超过总电压,剩余电流也不超过10A,电弧线圈始终会保持在补偿状态下,以此来保障供电系统安全平稳的运行。
对于10kv供电系统来说,消弧线圈是可以调节的线圈,一旦处于单相接地状态,就会产生一系列感应电流,继而对电容产生补偿,同时也可以进一步降低接地点位置的电流,使之归0,随之而来的是电弧熄灭,此时因为供电设备消弧线圈的影响,会使得电弧再生的可能性大幅降低。当完全处于补偿状态时,由于中性点电压水平会不断上升,所以通常会使用补偿的方式来降低其中的过电压,在使用消弧线圈接地补偿方式后,可以进一步保障过电连续性,避免了通电事故的发生。
(二)劣势
10kv供电系统中性点谐振接地的劣势在于消弧线圈电感值的选择,这方面因素会对脱谐度的大小产生一定影响,通常情况下,脱谐度越小就越有优势,脱谐度较小会在单相接地故障后剩余较低的电流量,以此来避免故障部位的电压急速上升,应用中性点谐振接地之后,中性点的电压会出现不平衡现象,而且该现象会愈发严重,使得供电系统长期处于不平衡的电压中[4],对电力设备的绝缘安全造成严重影响。与此同时,随着我国电力事业的长久发展,使得电缆出线的应用越来越多,与架空线相比,电缆出线的对地电容更高,甚至可以超出架空线的三十几倍,消弧线圈的补偿容量也越来越不足,若此时再使用电力供应站初期建设的供电系统,消弧线圈容量是无法满足如今的电力系统建设需求的。在完成消弧线圈补偿后,不容易留下过多的故障残流,因此无法通过稳态程度来对发生故障的供电线路进行判断,除此之外,10kv供电系统中性点谐振接地故障点的电弧往往不够稳定,无法形成运行顺畅的电流[5],从而导致相应的保护装置无法对其进行准确判断,有可能出现线路选取失误的问题。
三、10kv供电系统中性点经高电阻接地优劣点
(一)优势
首先,实现10kv供电系统中性点经高电阻接地可以有效限制过电压,通过调查研究发现,经高电阻接地后,可以对弧光接地过电压、断线过电压等进行有效控制,从而进一步避免了过电压对一些供电设备绝缘较差部位的损害,保障了供电设备的稳定运行。其次,可以进一步避免串联谐振的问题,在供电系统中往往会使用消弧线圈来预防断线过电压,是一种补偿运行的形式,一旦主变电站中出现了任何操作,都会因为单相接地导致传递电压,主变电站的电容与消弧线圈之间会出现串联谐振,进而影响到供电系统的运行安全性,因此,应用中性点经高电阻接地则可以有效避免这些问题。最后,在10kv供电系统中性点接地过程中发生单相接地时,会出现高达几千安的强大故障电流,这类电流通过的瞬间会使电压瞬间上升,这种过电压不仅会给供电设备造成严重损害,也会影响人身安全,而通过中性点经高电阻接地所产生的故障电流较低,故障电压也不高,不会对供电设备造成损害,保障了人身安全。
(二)劣势
中性点经高电阻接地的方式适用范围较小,更为适用于10kv供电系统中,在其他高过电压的配电网中应用安全性不高。
结束语:
总而言之,经过本文的研究和分析可以发现,中性点经高电阻接地可以有效避免谐振过电压、断线过电压等问题,充分防范了串联谐振等问题的发生,具有较为理想的应用安全性,在10kv供电系统中可以广泛应用。
参考文献:
[1]武海军. 电力系统中性点接地方式与供电安全的研究[J]. 科技风, 2019, No.403(35):160-160.
[2]王宾,张健. 中压配电系统中性点接地方式的分析[J]. 四川水利, 2020, v.41;No.243(05):130-131+138.
[3]王晓瑞. 电力系统中性点接地方式分析与研究[J]. 科学与财富, 2019, 000(033):125.
[4]冯乐, 刘海瑜, 李鹏智,等. 10 kV供电系统中性点接地方式改造项目研究[J]. 氯碱工业, 2019, v.55;No.481(09):16-17+20.
[5]张健, 马伟, 朱亚奇,等. 10kV配网中性点小电阻接地系统的研究与设计[J]. 电力系统保护与控制, 2019, 47(014):109-115.