【《電力系統中性點接地方式分析》6100字】

PAGE15電力系統中性點接地方式研究目錄摘要 11引言 32中性點不同接地方式的特點 32.1中性點直接接地方式 32.2經消弧線圈接地方式 32.3中性點不接地方式 43對幾種接地方式選擇的分析 53.1中性點不接地方式 53.2中性點經消弧線圈接地方式 53.3中性點經小電阻接地方式 64總結 7注釋 8參考文獻 9PAGE46摘要在城市供電中，配電網是最關鍵的一個部分，它的工作內容是從變電站獲得電能，通過線路進行輸送、通過變壓器交換、通過一些設備保護用電的安全等，將電能安全地傳給了客戶。電力系統中性點的接地模式直接關系到電網的安全、可靠。針對目前集中電網中性點接地的現狀，對其特點和工作原理進行了細致的比較，找出最適合的接地方式，以減小短路電流、降低電網過電壓、減小通訊干擾。關鍵詞：電力系統；中性點；接地方式1引言中性點接地方法是一種將中性點接地的方法。按其特定方式，可將其劃分為有功和無功兩類；將有源接地方式劃分為低阻接地方式和直接接地方式兩種；因其具有很大的短路電流，因此一般稱之為大電流接地。在電力系統中，電力系統的接地方式主要有三種：小電流接地、小電流接地和不接地。按接地形式可劃分為直接接地，中性點不接地，消弧線圈接地，經電阻接地。從技術，安全，經濟等方面，對一個特定的電力系統進行優選[1]。21世紀以來，配電網中性點接地運行方式成為國家有關部門關注的熱點，配電系統與電網結構、繼電保護、絕緣配合、電壓等級、電磁兼容等有著很大聯系。隨著社會經濟的發展，人們越來越依賴電，人們的日常生活和生產都離不開電。所以，加強對電網的安全性和穩定性的研究，對于我國的電力企業來說，是一項非常有意義的任務。在城市供電中，配電網是最關鍵的一個步驟，它的工作是從變電站獲得電能，通過線路進行輸送，通過變壓器交換，通過一些設備保護用電的安全等，將電能安全地傳遞給用戶。配電網按其所處的電網，可分為低壓、中壓、高壓三類。上個世紀60～70年代，大多數地方都已實現10kV配電系統的升級。在中國，將大致的配電網劃分成三等，其中，高壓配電網的電壓是：110kV、35kV(23kV)；中低壓配電系統的供電壓力為：10KV(6.6KV)；高壓配電系統的工作壓力為：380伏/220伏.10kV中壓配網是一種廣泛使用的配電網絡，在整個供網中占有十分關鍵的位置，其中電力的安全和電力的輸送品質尤為關鍵。據數據顯示，在配網中，出現事故的比率很高。因此，對10kV配網的接地模式進行深入的分析，對于電力系統的正常運轉以及對其進行的故障預報有著非常重大的作用。2中性點不同接地方式的特點2.1中性點直接接地方式在電力系統發生以中線方式的單相接地故障時，如果中間點之外有其他接地點，則構成短路環，造成接地故障電流大，這時應迅速切斷電源，避免對供電設備造成損害，導致電力供應不穩定，導致斷電，大量的故障是由單相接地所引起，這些故障大多是暫態的，從而使電網的可靠性下降，從而造成電源不正常。但是，這種接線方法在發生單相接地時，會對電網中線的牽拉產生一定的作用，使得無故障相對地電壓不會顯著升高（通常在標準工作電壓的140%以下），從而有利于系統的絕緣。2.2經消弧線圈接地方式在地與地之間設置一個帶有空氣間隙的可調式電抗器叫做經消弧線圈接地。當配電網絡中出現單相接地時，可以用消弧線圈中的感生電流對接地所產生的電容電流進行補償，從而使接地故障時的剩余電流變成一個數值比較低的剩余電流，從而使接地電弧更易于被撲滅。由于采用了消弧線圈，殘余電流熄弧后，電壓恢復的初速下降，失效階段的恢復時間增加，恢復電壓的最大值也得到了有效的控制，防止了再次燃燒的接地電弧，實現了完全熄弧。其特點是即使出現了單相接地故障，本裝置也能按規范要求持續工作2個鐘頭而不出現短路。根據現場觀測和專家的分析，發現在10A以下的接地電流下，電弧可以自動熄弧，因為消弧線圈的感生電流可以抵消接地點的電容電流，在適當的情況下，電弧可以自動熄弧。在中壓電網中，隨著饋電回路的增多，接地失效的可能性越來越大，但由于可以對接地電流進行補償，不會造成電力系統的相間故障。綜合以上分析結果表明，用消弧線圈接地方法與采用中線用小電阻接地方法進行接地比較，其可靠性較高[2]。2.3中性點不接地方式目前國內6-10kV及部分35kV高壓電網大多采取不接地的方法。由于無接觸的中性點，接地電容在很大程度上決定了故障點的接地電流。在普通的架空網絡中，接地電流通常不超過10安，而在有線網絡中，它的容量可以是10-10安。其特點在于:當發生了一次小電流接地后，三相之間的相位差、幅度不發生變化，三相之間的電壓保持了均衡，因此可以保證電網長期穩定運行。然而，為確保故障不會進一步擴展，防止更大范圍內出現更大范圍的單相電弧接地及相間短路，進而造成電力系統的癱瘓，一般在指定的失效地點不能超過2個小時。由于中繼線的隔離，會將很多的電量儲存在對地電容之中，如果出現了問題，那么對地電阻內含有的電量就會超出自身的能力，就會產生更高的電壓，從而危及到設備的絕緣。此外，由于電網中有電容器、電感器等器件，在斷路后發生短路，極易發生線性共振或鐵磁共振，引起共振過電壓。表2.1中性點不同接地方式的綜合比較接地方式不接地消弧線圈接地高電阻接地低電阻接地直接接地屬性小電流接地大電流接地適用范圍中壓電網中壓電網10A＜Ic≤150A僅適用于Ic＜10A規模較小的中壓電網中壓電纜線路為主100A≤Ic≤1000A僅超高壓及特高壓系統中暫態過電壓3.2倍標幺值2.8倍標幺值2.5倍標幺值2.5倍標幺值2.5倍標幺值非故障相對地電壓以上過補償時為倍欠補償時有諧振危險以上以上1.3倍以上單相接地電流小最小小較大大接地保護較難困難難較好可靠繼電保護配合可可最好好好發展為多重故障可能可能少較好少故障損失小小小大大供電可靠性高高好低低由上表可以看出，以上各種接地方法的優缺點有很大的差別，因此在實際操作中要結合電網的具體條件來確定最佳的接地方式。在使用消弧線圈的情況下，通過消弧繞組的電感器，使補償的電壓不能保持恒定，主要有三種：欠補償，全補償和過補償，全補償的可能性很大，所以完全補償是不可能的，但目前已有研究將阻尼電阻加入到自動跟蹤補償系統中，從而達到完全補償。（2）無接地會增加發生地線過電壓和斷續電弧的可能性，當發生單相接地故障時，三相的相位和電壓的幅值不會發生變化，三相系統仍然處于均衡狀態，因而在短期內能夠正常工作。（3）在中線接地時采取低阻接地方法，可減少電弧接地過電壓，確保線路電壓值的正常穩定。由于非接地模式下的電流比失效線路上的電流要少，因此零序過流保護的靈敏度得到了很大的提高，一旦出現錯誤，將立即做出相應的反應。3對幾種接地方式選擇的分析3.1中性點不接地方式對兩個郊區變電站進行了調查，發現線路所占比例低于10%，地容流量都在10A以內，但由于線路改造和架空線路的增加，線路總電流達到了10A左右，故在改造前后進行了電容電流試驗。目前主流電容式電流測試儀對無消弧線圈的檢測更為精確，能夠從PT二次開孔注入異頻信號，而不會影響系統的正常工作。對變電站全區間母線接地電容電流大于10A的情況，應注意操作模式盡可能避免在并聯運行時攜帶全部負載，特別是線路長度更大的負載。如有消弧線圈升級改造后被淘汰，在變電站許可的條件下，可采取立舊的方法作為后備，必要時可以使用[4]。關于不連接地面的方法，提出了以下幾點建議：（1）PT改造后的鐵磁諧振過電壓控制方案針對不接地系統，3PT采用4PT接線模式，即在3PT的中性點增加一個零序PT，用短路阻抗取代勵磁阻抗，從理論上和實際應用上都表明，這是一種更加有效的減小鐵磁諧振的方法。要指出的是，若在用戶側或其它聯接母線上有直接接地中性點的PT，只將變電站母線改造為4PT，則不能有效。對于4PT不能全面改造的情況下，建議在PT中性點上增加一個非線性電阻進行消諧。目前，對變電站二次調諧設備的投資并不高。（2）關于故障選線設備的建議，在架空線路占主導地位的市郊變電所，在一次母線不超過四條的情況下，由手動選擇和調度員進行選擇，仍然可以采用。在可能的條件下，可以將選線不正確的選線設備，改為農村電網變電站，在無接地系統中，常規的選線設備仍然具有很高的選線精確度（非高過渡電阻接地）。對于出線回數多的情況，應增加選線設備，以避免經常切換，降低運行過電壓，增加電源的可靠性。3.2中性點經消弧線圈接地方式統計最近幾年的跳閘率，消弧線圈動作次數，故障選線裝置，設備損失率，以及消弧線圈設備，選線裝置的種類，分類，統計，并根據具體的條件決定對其進行改進。要根據事故發生的程度來確定變電站是否有必要進行改造。尤其是發生電纜和PT事故頻率較高的變電站，要重點分析原因，避免簡單的更換事故設備的方法來排除故障。（1）預調和調整模式消弧線圈接地方式的變電站應特別留意此操作模式的消弧線圈，因其具有一定的阻尼阻箱，故宜把它換成一個能有效抑制中繼線高和虛地的電阻盒，并能在一定程度上減少漏警率。它能在任何時候都工作，避免了因常投切定值電阻盒而引起的故障，也避免了因定值不配合而引起的工頻共振。（2）相控自動跟蹤調諧消弧線圈相控（高阻變壓器）消弧線圈，在正常工作時，遠離共振點，減少發生工頻共振的機率；當出現故障時，快速調節到接近共振點的位置，要求輸入速度要足夠快，否則短路一次就無法得到有效的補償。在此工作模式下，可控硅應處于完全接通狀態，若處于完全斷開時，則不能完全消除鐵磁共振現象。小電流接地選線設備，即傳統的穩態選線設備，不適用于消弧線圈接地系統，應進行重新設計，并運用了綜合判據的瞬穩態聯合辨別法來進行線路選擇，對已經使用了綜合辨別標準來選擇線路的，根據選線的精確性，確定能否繼續使用。對于選線裝置精度不高，電纜意外頻繁的變電站，可以采取消弧線圈并聯電阻選線，其選線精度高，但在改造中要增加并聯電阻，并聯電阻的投切和零序變壓器的改造，從根本上說，這是一種能在短期內從低電流接地系統轉變成大電流系統來判別故障線路的一種方法。3.3中性點經小電阻接地方式經多年來的實際工作表明，使用低阻接地能夠降低單相接地時的無缺陷相過電壓，抑制弧光接地過電壓，消除PT諧振過電壓以及大部分的斷線諧振過電壓，避免了在單相接地時出現的相之間的短路，極大的降低了過電壓級別，提升了電力網絡的運行可靠性。其主要是因為大量采用了電纜和隔離的高架電線，瞬間失效大大減少，而且缺少高效、快捷的選線設備。電纜線路中的一個節點是接地的，由于大電流產生的電弧會將電纜燒毀，影響到鄰近的電纜溝，造成事故或引起火災；造成接地電勢（跨越電壓）高于安全容許值。最大的缺點就是，在有架空線路的情況下，即使是完全有線的輸電系統，單相短路的頻率也會比無有功的情況下有明顯的提高。如果沒有實現環網電力供應，或者沒有安裝重合閘，那么跳閘率就會大幅提高。通過零序保護快速斷開小電阻接地，可以很好的解決上述問題。對小電阻接地方法進行改進，是一個系統工程，需要大量的人力、物力和財力。電力系統規劃屬于線纜網絡開發地區，必須按照分區進行分區改造，在同一規劃范圍內采取同樣的接地方式，以便于負載轉移。改造時要采取“自下而上”的方法，也就是說，10kV母線的低電阻接地系統在改造前，要對母線內的開關站、配電室、用戶等進行零序防護的改裝（包括低電壓接地），對零序保護進行整定和調試，除常規保護結構外，還應設置兩級零序電流保護，以供備用。饋線均需進行零序保護改造，特別是配有架空線路時，應安裝自動合閘，避免因瞬時故障而導致的斷電事故。4總結與配電自動化系統相聯系，在各個等級的線路和分支線路上都設置了一個故障指示儀，它可以對出現的問題進行顯示，從而可以在發生了問題之后，對問題進行準確的定位，同時，還可以將問題的指示信號傳送到監督中心，這樣就可以極大地減少問題的發現。也可以與攜帶式的DC注射型的斷路器相結合，找到斷路器的斷路器。為確保電力供應的可靠，對重點負載應采取兩個或多個回路的方式。在涉及到架空線時，應安裝重合開關，以降低瞬間失效造成的斷電。對中性點的小電阻接地模式進行初步的改進，在初級裝置上，增加了一個電阻盒和一個開關，改進的最大工作量來自于繼電保護，包括零序CT、PT，以及安裝了一個錯誤的標志，這個都可以在配電網的改進中進行，甚至對于消弧線圈的工作模式也具有現實的指導作用，在達到一定的要求之后，再進行小阻力的試驗，并進行總結。通過增大消弧線圈容量，增設消弧線圈，實行母線分區，確保有適當的過補償模式。針對選擇不正確的選線設備，采用并聯消弧線繞組的方法，在各個等級的導線和支路上，都設置了一個錯誤的指示儀，因為在發生錯誤之后，將一個電阻放進去，將會使零序電流大幅度地增大，從而達到正確的選擇，從而進一步減少了尋找和判斷的速度，同時，還可以與一臺便攜的DC注射型錯誤測試儀相結合，幫助尋找錯誤的原因。同時，還應把所有的消弧線圈的脫諧度、電容電流等的工作數據，傳送到監視中心，便于安排工作人員對現場的裝置工作情況掌握，如果裝置出現了問題或者出現了一些不正常的情況，就會發出警報，這樣就可以對裝置進行維護和替換。如果不能做到數據上載，那么在巡視過程中，對于違反操作規定的操作情況，可以通過照片上載，以便安排維修人員能夠更好地理解和解決。通過增大消弧線圈容量，增設消弧線圈，實行母線分區，確保有適當的過補償模式。針對選擇不正確的選線設備，采用并聯消弧線繞組的方法，在各個等級的導線和支路上，都設置了一個錯誤的指示儀，因為在發生錯誤之后，將一個電阻放進去，將會使零序電流大幅度地增大，從而達到正確的選擇和錯誤的目的，從而減少了尋找和判斷的速度，同時，還可以與一臺便攜的DC注射型錯誤測試儀相結合，幫助尋找錯誤的原因。同時，還應把所有的消弧線圈的脫諧度、電容電流等的工作數據，傳送到監視中心，便于安排工作人員對現場的裝置工作情況掌握，如果裝置出現了問題或者出現了一些不正常的情況，就會發出警報，這樣就可以對裝置進行維護和替換。如果不能做到數據上載，那么在巡視過程中，對于違反操作規定的操作情況，可以通過照片上載，以便安排維修人員能夠更好地理解和解決。中性點接線模式的選取是一項綜合性的問題，它要求對這個理念有深刻的理解和多種的計算。系統在中性點接地方式的選擇上有多種方式，每種方式考慮的側重點不同，要根據工程實際情況，選擇技術上可靠、經