10kV系统不同接地方式的优缺点比较

发表时间:2019/10/9   来源:《基层建设》2019年第18期   作者:陈婉玲
[导读] 摘要:本文简要研究比较了10kV系统不同接地方式之间的优缺点,主要研究比较中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地和中性点经消弧线圈并联小电阻接地四种方式。
        广东电网有限责任公司揭阳供电局  广东揭阳  522000
        摘要:本文简要研究比较了10kV系统不同接地方式之间的优缺点,主要研究比较中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地和中性点经消弧线圈并联小电阻接地四种方式。
        关键词:10kV系统;接地方式;优缺点
        一、前言
        本文针对工作中遇到的多个变电站10kV系统由中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统改造为中性点经小电阻接地系统。简要研究了10kV系统的不同接地方式的优缺点比较,主要研究比较中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地和中性点经消弧线圈并联小电阻接地四种方式。
        中性点接地的方式对电力系统稳定运行会产生影响,考虑供电的可靠性和连续性、设备安全和人身安全、过电压和设备绝缘水平、继电保护和是否准确跳闸等因素。
        近年来,10kV配电网中的接地故障或者线路断线造成的社会人员伤亡等事故时有发生。10kV配电网中,中性点接地方式不同,有的线路接地故障发生时,该线路未能及时切除,故障点未能及时与电源断开。
        二、10kV系统的不同接地方式的优缺点比较
        1、中性点不接地方式
        主要优点:
        (1)在单相接地故障发生时,故障点流过的电流只是系统等值的电容电流。在接地故障电流小于10A的情况下,一般息弧能自动发生。
        (2)故障发生时,该相电压将降低至零,非故障相线电压将保持不变,相电压升为原来的 倍,故障线路可保持1~2小时运行状态,供电的可靠性相对地提高了。
        主要缺点:
        (1)在单相接地故障发生时,非故障相的电压会上升到线电压,且因为过电压会保持较长的一段时间,在选择设备的耐压水平时需要按线电压的电压水平考虑,提高了设备绝缘水平要求。
        (2)因为线路对地的电容中积蓄的能量得不到释放,电容电压伴随每个循环会升高,因而在弧光接地过程中,中性点不接地系统的电压能达到比较高的倍数,极大地危害了系统设备的绝缘。
        (3)在一定条件下,由于故障或者倒闸操作,线性谐振或铁磁谐振可能引起谐振过电压,电压互感器的绝缘容易被击穿。
        (4)在事故故障点周围,如果人员经过或者接触到设备,有可能会使人员产生人身伤害甚至死亡的后果。
        2、中性点经消弧线圈接地方式
        主要优点:
        消弧线圈产生的电感电流对系统原先的对地电容电流有一定的补偿作用,通过故障点的故障电流减小到能自行熄弧的状态。
        一般情况下,线路带故障允许运行2h,相对的供电可靠性得到了增强。
        主要缺点:
        (1)补偿度和脱谐度要严格控制,才能抑制系统的过电压水平,需要频繁调节。目前使用的消弧线圈主要为调匝式消弧线圈,调匝式消弧线圈采用有载开关进行调节,不能无级连续调节,难以精确补偿电流,动作速度慢,自动跟踪时间较长,在雷雨天气等单相接地频繁发生的场合,无法做到及时调节,正确补偿。
        (2)消弧线圈设定为过补偿的状态,电流小而且零序电流的方向一样,此时零序过流以及零序方向的保护都没有办法准确地检测发生故障的线路,因而接地选线准确率不是很高。
        (3)消弧线圈是感性元件,在一定的条件下与系统的本身对地的电容能形成谐振的通道,系统谐振可能会出现,对电网的设备和人身的安全产生威胁。
        (4)在单相接地的触电事故中,开关不会及时地跳闸,可能导致人身伤亡及设备损坏的后果变得更严重。
        3、中性点经小电阻接地方式
        主要优点:
        (1)限制过电压水平。

系统单相接地时,非故障相的电压升幅较小或者不会升高;当弧光接地出现时,可以将过电压限制到较低水平;能根本上地使系统谐振过电压受到抑制,电网的电气设备的绝缘要求可以降低,节省投资。
        (2)此时线路配置较灵敏的零序过流保护,可以将故障快速切除。可减小接地故障时间,防止事故扩大。
        (3)电网较灵活地调整运行方式,电网运行方式改变时,电容电流变化不会影响保护的定值。
        (4)中性点经小电阻接地方式除保护测控装置外,无增加控制元件,原理简单,设备缺陷率低,运维简单,出现异常情况判断处理迅速。
        (5)当人身触电的事故发生时,第一时间电源被切断,触电者的人身安全得到了增强。
        主要缺点:
        (1)在配电网以架空线为主时,单相接地导致的跳闸会变多。在单路的线路提供电能时,容易导致供电的中断。自动重合闸投入时,供电的中断可以减少到最低。
        (2)当高阻接地的情况发生时,有可能达不到零序保护一定的整定值而不会动作。将对接地点及附近的绝缘产生危害,可能进一步发展为相间故障。当故障没有及时动作切除故障,将由接地变后备保护切除,因而会扩大事故的跳闸范围。
        (3)当永久性和非永久性的单相接地故障发生时,大大增加了线路的跳闸次数,使用户的正常供电受到严重影响,进一步降低供电的可靠性。
        4、中性点经消弧线圈并联小电阻接地
        主要优点:
        (1)中性点经消弧线圈并联小电阻接地方式同时具有传统小电阻接地和消弧线圈接地的优点而且避免其缺点。与单纯小电阻接地相比,瞬时单相接地导致的跳闸能降低。相比单纯的消弧线圈接地,能够较准确地选对接地的线路并且实现跳闸。
        (2)当接地系统为中性点经消弧线圈并联小电阻时,由电感电流对瞬时性单相接地故障进行补偿后,电弧能自行熄灭,故障自动消除后达到正常的运行状态,所以小电阻接地方式中即发生故障立即跳闸的情况得到改善,降低线路跳闸率,从而供电的可靠性得到了提高。
        (3)提高了接地选线的正确率。单纯消弧线圈接地方式一个难题是正确进行接地线路选线,选线准确率一直较低。由于选线准确率较低,运行操作人员选择通过‘拉路’来排查故障线路。中性点消弧线圈并小电阻接地方式能够减小‘拉路’的次数,真正地减轻操作人员‘拉路’的心理压力,减少操作出错的机会,能有效地提高设备运行管理水平。
        主要缺点:
        当接地故障产生的电流较大时,零序保护动作不够灵敏或开关拒动,接地点及附近的绝缘将承受大电流的危害,可能发生相间故障。
        三、保护配置
        对于中性点经小电阻接地系统和中性点经消弧线圈并联小电阻接地系统,保护配置均可以为:馈线主保护为三段式电流保护与两段式零序保护,当保护动作时,均使本馈线的断路器动作。
        另外,考虑当故障线路的保护不灵敏或开关产生拒动的情况时,为确保故障线路被可靠地切除从而保证设备的安全,所以接地变的零序保护加装在中性点接地电阻回路中,作为母线故障的主保护和馈线保护的后备保护,将跳开变压器低压侧的对应断路器。
        使误跳闸或瞬时接地故障导致的供电可靠性的降低,架空输电线路应该有一次或多次的自动重合闸,使得误跳闸或瞬时接地故障后可恢复供电。继电保护应该对永久性故障发生后,加速使断路器跳闸。纯电缆输电线路发生接地故障较大可能性为永久性的,所以不需要配备自动重合闸的功能。
        四、结语
        如果架空线路发生断线或短路,掉落的导线会对人身安全造成比较大的威胁。假如恰好有人误碰或接触并且无法立即脱离电源,轻者造成伤残,重者可能会失去生命。如果事故是发生在在繁华市区,人群密集则可能会产生更大的危险。综合以上情况的研究,从人身直接接触高压的安全性方面考虑,采用中性点经小电阻接地系统比中性点不接地系统或中性点经消弧线圈接地系统有一定优势。
        而且,随着现代配电网的建设和改造,城区输电方式主要由架空线改造为电缆,由单电源的辐射方式和树形方式供电改为环网式结线方式供电,单相接地故障发生时,电容电流大。综上所述,10kV系统首选小电阻接地方式,如是有较高要求的供电可靠性的供电用户,经研究分析后,可选用消弧线圈并联小电阻接地方式。
        参考文献:
        [1]张全元.变电运行现场技术问答.中国电力出版社.2003年
        [2]PCS-9621N南京南瑞站用变装置技术使用说明书
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