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摘 要:提出了城市配电网中电缆线路比例增大引发的问题,对配电网中性点经电阻接地方式及谐振接地方式进行了分析比较,给出选择中性点接地方式的技术原则。
关键词:配电网;电容电流;接地方式;中性点
随着城市配电网的高速发展,网络结构开始发生很大的变化。特别是近十几年城市配电网中电缆线路的比例逐年上升,使系统的电容电流数值大幅度增加。—般来说,电缆要比同样长度架空线的电容电流大25倍(三芯电缆)~50倍(单芯电缆)。l996年有关部门曾对五座110KV变电站进行测试,其中看三座变电站10kV系统电容电流已达40～70A。类似情况下,当线路发生单相接地时,流过故障点的电流过大,加上现在10kV配电线路的杆塔多采用铁塔或水泥杆,当接地电流超过l0~30A时,建弧率明显增大,在系统外绝缘较薄弱的情况下,极易使健全相绝缘闪络,造成两相接地短路,或直接由接地弧光引发相间短路,导致故障范围扩大,跳闸率过高.国内不少单位研究证明,单相接地电容电流的上限值应取10A为宜。
为解决城市电阿电容电流增大的问题,一种主张是当10kv配电网电容电流超过lo一30A时,采用中性点经电阻接地运行方式另一种主张是中性点经具有自动跟踪补偿功能的消弧线圈接地,即中性点采用谐振接地方式,并装设先进的微机接地保护装置.以实现小电流接地系统继电保护的选择性。
1.中性点接地方式的比较
1.1中性点经电阻接地方式
变电站主变10KV侧线圈绝大多数是三角形接线,故通常采用一次绕组为Y形连接的接地变压器来引出10kv电网的中性点。以电缆线路为主的城市配电网通常选用低值或中值电阻接地,低值电阻小于10Ω,单相接地故障电流较大,约为600-1000A,大电流电弧可能烧毁电缆并波及同一电缆沟内的相邻电缆,接地点电位也可能超过安全允许值。故现在更多主张中值电阻接地方式(电阻阻值10~100Ω,单相接地电流30～300A)。
采用中性点经电阻接地运行方式,有以下优点。
1.1.1可以有选择性地接地选线跳闸
中性点经电阻接地后,增大了故障点的接地电流,从而容易实现有选择性地跳开故障线路,以弥补小电流接地系统接地故障继电保护不可靠的缺陷。
1.l.2内部过电压大大降低
例如,对于弧光接地过电压,中性点加电阻后,电网三相对地电容有了放电回路,能将积累的电荷在电弧熄灭至重燃前泄漏掉,从而抑制弧光接地过电压。北京地区部分城网中性点改为经低电阻接地后,经实测,其内部过电压倍数都在2倍相电压(幅值)以下,效果十分明显。
然而,我国的城市电网供电多为单电源单回路方式,且大多是以架空线路为主,就是沿海城市,也不过是架空线与电缆线共存的混台电网。运行经验表示,瞬间接地故障居多。如果不对具体电网作具体分析,一概将电容电流过大的配电网中性点改为经电阻接地,不论
故障是瞬间或永久性的,线路开关必须跳闸,对用户突然停电。这样不仅使供电可靠性降低,而且加重了运行维护的工作量。供电局的实践表明,前些年部分电网采用低电阻接地后,线路跳闸率明显增大,供电可靠性反而降低。
1.2中性点采用谐振接地方式
这种方式与中性点经电阻接地方式比较,具有以下优点。
1.2.1降低线路故障跳闸率,提高供电可靠性
由于该装置具有残流小、降低弧隙恢复电压上升速度的功能,促使接地电弧最终熄灭。因而能使太多数瞬时性接地故障自动消除,大大降低电网的建弧率,难以发展为永久性接地故障,更不会发展为相间短路。对于雷电引起的单相接地。雷电流过后的工频续流即为补偿后的残流,能很快熄灭。即使发生单相瞬时污闪,只要单相接地电流值控制到l0A以下,污闪电弧也难以维持,而在过零时自动熄灭,不再重燃。对于一些永久性的接地故障,也因接地电流小,绝缘于热破坏和电弧扩散引起的相间短路概率也大为减小。同时,配置微机接地保护装置,可以在不增大故障电流的情况下,就能可靠实现继电保护的选择性。这对降低线路故障跳闸率,提高供电可靠性,防止电气设备损坏等都大有益处。
l.2.2限制弧光接地过电压.消除铁磁谐振过电压
当配电网中出现弧光接地时,消弧装置一面向接地点提供补偿电流,减缓弧隙恢复电压上升速度,促使接地电弧尽快熄灭,避免重燃;另一方面,串接在电抗器与地之间的阻尼电阻R有起着吸收能量和阻尼的作用,有效地抑制弧光接地电压幅值,能把弧光接地过电压幅值限制在2倍相电压(幅值)以下。该装置具有小电阻接地和消弧线圈接地的综合优点。对于电磁式电压互感器与网络对地电容之间发生的谐振,因消弧装置感抗Xz.与互感器的励磁电抗Xp相比要小得多(相差几个数量级),在零序回路中,Xz和Xp是并联的,所以Xp几乎被Xz短接,Xp因饱和引起的三相不平衡,也就不会产生过电压了。
2.中性点接地方式的合理选择
确定电网中性点的接地方式是—个系统工程,必须综合考虑供电可靠性、网络结构、过电压保护,绝缘配合、继电保护、人身安全、通讯干扰等有关问题,从实际出发,对各种接地方式进行技术经济分析,权衡利弊,因地制宜,因时制宜。
我们在总结几十年运行经验的基础上对城市电网中性点运行方式采取了下列的技术原则可供借鉴:
(1)郊区以架空线路为主的辐射形配电网,拟继续保持中性点不接地的运行方式。当单相电容增大时,再考虑按规范改为经消弧线圈接地的运行方式。
(2)一般市区及城近郊工业区,考虑到电缆线路在不断增加的趋势,目前阶段仍以消弧线圈接地的运行方式为主,但当电容电流过大,补偿确有困难时.再考虑改为经电阻接地的运行方式。
(3)市中心、经彻底改造的繁华地区及大型工业区和住宅区,以电缆线路为主的配电网。在条件许可时,拟改为中性点经电阻接地的运行方式。
关键词:配电网;电容电流;接地方式;中性点
随着城市配电网的高速发展,网络结构开始发生很大的变化。特别是近十几年城市配电网中电缆线路的比例逐年上升,使系统的电容电流数值大幅度增加。—般来说,电缆要比同样长度架空线的电容电流大25倍(三芯电缆)~50倍(单芯电缆)。l996年有关部门曾对五座110KV变电站进行测试,其中看三座变电站10kV系统电容电流已达40～70A。类似情况下,当线路发生单相接地时,流过故障点的电流过大,加上现在10kV配电线路的杆塔多采用铁塔或水泥杆,当接地电流超过l0~30A时,建弧率明显增大,在系统外绝缘较薄弱的情况下,极易使健全相绝缘闪络,造成两相接地短路,或直接由接地弧光引发相间短路,导致故障范围扩大,跳闸率过高.国内不少单位研究证明,单相接地电容电流的上限值应取10A为宜。
为解决城市电阿电容电流增大的问题,一种主张是当10kv配电网电容电流超过lo一30A时,采用中性点经电阻接地运行方式另一种主张是中性点经具有自动跟踪补偿功能的消弧线圈接地,即中性点采用谐振接地方式,并装设先进的微机接地保护装置.以实现小电流接地系统继电保护的选择性。
1.中性点接地方式的比较
1.1中性点经电阻接地方式
变电站主变10KV侧线圈绝大多数是三角形接线,故通常采用一次绕组为Y形连接的接地变压器来引出10kv电网的中性点。以电缆线路为主的城市配电网通常选用低值或中值电阻接地,低值电阻小于10Ω,单相接地故障电流较大,约为600-1000A,大电流电弧可能烧毁电缆并波及同一电缆沟内的相邻电缆,接地点电位也可能超过安全允许值。故现在更多主张中值电阻接地方式(电阻阻值10~100Ω,单相接地电流30～300A)。
采用中性点经电阻接地运行方式,有以下优点。
1.1.1可以有选择性地接地选线跳闸
中性点经电阻接地后,增大了故障点的接地电流,从而容易实现有选择性地跳开故障线路,以弥补小电流接地系统接地故障继电保护不可靠的缺陷。
1.l.2内部过电压大大降低
例如,对于弧光接地过电压,中性点加电阻后,电网三相对地电容有了放电回路,能将积累的电荷在电弧熄灭至重燃前泄漏掉,从而抑制弧光接地过电压。北京地区部分城网中性点改为经低电阻接地后,经实测,其内部过电压倍数都在2倍相电压(幅值)以下,效果十分明显。
然而,我国的城市电网供电多为单电源单回路方式,且大多是以架空线路为主,就是沿海城市,也不过是架空线与电缆线共存的混台电网。运行经验表示,瞬间接地故障居多。如果不对具体电网作具体分析,一概将电容电流过大的配电网中性点改为经电阻接地,不论
故障是瞬间或永久性的,线路开关必须跳闸,对用户突然停电。这样不仅使供电可靠性降低,而且加重了运行维护的工作量。供电局的实践表明,前些年部分电网采用低电阻接地后,线路跳闸率明显增大,供电可靠性反而降低。
1.2中性点采用谐振接地方式
这种方式与中性点经电阻接地方式比较,具有以下优点。
1.2.1降低线路故障跳闸率,提高供电可靠性
由于该装置具有残流小、降低弧隙恢复电压上升速度的功能,促使接地电弧最终熄灭。因而能使太多数瞬时性接地故障自动消除,大大降低电网的建弧率,难以发展为永久性接地故障,更不会发展为相间短路。对于雷电引起的单相接地。雷电流过后的工频续流即为补偿后的残流,能很快熄灭。即使发生单相瞬时污闪,只要单相接地电流值控制到l0A以下,污闪电弧也难以维持,而在过零时自动熄灭,不再重燃。对于一些永久性的接地故障,也因接地电流小,绝缘于热破坏和电弧扩散引起的相间短路概率也大为减小。同时,配置微机接地保护装置,可以在不增大故障电流的情况下,就能可靠实现继电保护的选择性。这对降低线路故障跳闸率,提高供电可靠性,防止电气设备损坏等都大有益处。
l.2.2限制弧光接地过电压.消除铁磁谐振过电压
当配电网中出现弧光接地时,消弧装置一面向接地点提供补偿电流,减缓弧隙恢复电压上升速度,促使接地电弧尽快熄灭,避免重燃;另一方面,串接在电抗器与地之间的阻尼电阻R有起着吸收能量和阻尼的作用,有效地抑制弧光接地电压幅值,能把弧光接地过电压幅值限制在2倍相电压(幅值)以下。该装置具有小电阻接地和消弧线圈接地的综合优点。对于电磁式电压互感器与网络对地电容之间发生的谐振,因消弧装置感抗Xz.与互感器的励磁电抗Xp相比要小得多(相差几个数量级),在零序回路中,Xz和Xp是并联的,所以Xp几乎被Xz短接,Xp因饱和引起的三相不平衡,也就不会产生过电压了。
2.中性点接地方式的合理选择
确定电网中性点的接地方式是—个系统工程,必须综合考虑供电可靠性、网络结构、过电压保护,绝缘配合、继电保护、人身安全、通讯干扰等有关问题,从实际出发,对各种接地方式进行技术经济分析,权衡利弊,因地制宜,因时制宜。
我们在总结几十年运行经验的基础上对城市电网中性点运行方式采取了下列的技术原则可供借鉴:
(1)郊区以架空线路为主的辐射形配电网,拟继续保持中性点不接地的运行方式。当单相电容增大时,再考虑按规范改为经消弧线圈接地的运行方式。
(2)一般市区及城近郊工业区,考虑到电缆线路在不断增加的趋势,目前阶段仍以消弧线圈接地的运行方式为主,但当电容电流过大,补偿确有困难时.再考虑改为经电阻接地的运行方式。
(3)市中心、经彻底改造的繁华地区及大型工业区和住宅区,以电缆线路为主的配电网。在条件许可时,拟改为中性点经电阻接地的运行方式。