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1、2 0 0 8 年 1 1 月 中南七省( 区) 电力系统专业委员会 第二十三届联合学术年会 江西 柘林 中压电网接地方式的分析与探讨 张峻，谭容芬 ( 中山供电局) 摘要：中压电网不断扩大及电缆馈线回路的增加，单相接地电容电流也在 不断的增加，合理选择电网中性点接地方式，已是关系到电网运行 可靠性的关键技术问题，本文就电网两种最具代表性的中性点接地 方式进行了分析和探讨 电力系统中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、 设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰( 电磁环境) 及接地装置等l 、u J 题有 密切的关系。在我国中压电网一般泛指1 1 0
2、k V 以下的电网( 主婴仃6 k V 、1 0 k V 和3 5 k V ) ，我 国采用经消弧线罔接地方式已运行多年，但近儿年有部分区域采用中性点经小电阻接地方 式，为此对这两种最具代农性的接地方式进行分析论证。 1 电力系统的中性点主要接地方式 小电流接地方式：凡是单相接地L 毡弧能够瞬间白行熄灭者。主要有中性点谐振( 经消弧 线圈) 接地方式、中性点不接地方式和中性点经商I 乜阻接地方式等。 大电流接地方式：凡是需要断路器遮断单相接地故障者。主要有中性点直接接地方式、 中性点经低电抗、中【乜阻和低 乜阻接地方式等。 这防类人种接地方式中，最具代表性的为中性点谐振接地方式和低电阻接地方式
3、。 我国电气设备设计规范中规定3 5 k V 电网如果单相接地电容电流大丁1 0 安，3 l O k V 电 网如果接地电容电流人于3 0 安，都需要采用中性点经消弧线圈接地方式；而城市电网规 划设计导则规定“3 5 k V 、1 0 k v 城网，当电缆线路较长、系统电容电流较人时，也可以采用 电阻方式”。 2 中性点谐振接地方式和低电阻接地方式的特点 2 1 中性点经消弧线圈接地方式特点 从1 9 1 6 年发明了消弧线罔，并丁1 9 1 7 年首台在德国P l e i d e l s h e i n 电厂投运至今，已 有9 0 年的历史，运行经验表明，其广泛适用于中压电网，在世界范同有德
4、国、中国、前苏 联汞l 瑞典等国的中压电网均长期采用此种方式，显著提高了中压电网的安全经济运行水平。 电网中的电容电流是选择消弧线圈参数的主要依据。我国及前苏联对电网电容电流的限 值作了如下规定：对丁非钢筋混凝十或非金属杆塔的架空线路构成的3 6 k V 电网的电容电 流限值为3 0 安，l O k V 电网电容电流的限值为2 0 安；对于钢筋混凝十或金属杆塔的架空线路 构成的3 l O k v 电网和所有的3 5 k V 、6 6 k V 电网，电容屯流的限值为l O 安；3 1 0 k V 电缆线 路构成的中压电网的电容电流限值为3 0 安；当电网电容电流分别火于以上限值又需在接地 故障条
5、件卜运行时，中性点应采川消弧线圈( 谐振) 接地方式。 2 - 2 低电阻接地方式的特点 世界上以美国为主的部分国家采用中性点经小电阻接地方式，原因是美国在历史上过高 的估计了弧光接地过电压的危害性，而采用此种方式，用以泄放线路上的过剩电荷，来限制 此种过电压。中性点经小电阻接地方式中，一般选择电阻的值较小。在系统单相接地时，控 制流过接地点的电流在5 0 0 安左右，也有的控制在1 0 0 安左右，通过流过接地点的电流来启 动零序保护动作，切除故障线路。 1 9 8 2 0 0 8 年 1 1 月 中南七省( 区) 电力系统专业委员会 第= 十三届联合学术年会 江西 柘林 3 中性点谐振接地
6、方式和低电阻接地方式的论证 3 1 供电可靠性问题 中性点经小电阻接地方式系统单相接地时，无论是永久性的还是非永久性的，均作用于 跳闸，使线路的跳闸次数人人增加，严重影响用户的止常供电，使电网供电可靠性下降。但 可以采用全容量备用的原则，以备用电源自动投入和环网自动化等措施补救提高供电可靠 性，但将增加人量投资，这对我国发展中的城市电网和农村电网是不现实的。 中性点经消弧线圈接地方式，在系统发生单相接地时，流过接地点的电流较小，其特点 是线路发生单相接地时，无论是永久性的还是非永久性的接地都不立即跳闸，即使是永久性 的接地按规样规定电网可带单相接地故障运行2 小时。从实际运行经验和资料表明，当
7、接地 电流小于1 0 A 时，电弧能自灭，冈消弧线阁的电感电流可抵消接地点流过的电容电流，若调 节得很好时，电弧能白灭。对于中压电网中日益增加的电缆馈电回路，虽接地故障的概率有 上升的趋势，但因接地电流得到补偿，单相接地故障并不一定发展为相间故障。而且微机选 线接地保护装置可以选择瞬间跳闸或待负荷转移后延时跳闸，对于目前城市和农村1 0 k V 电 网酱遮存在的“手拉手”简单环网方式其提高供电可靠性的作用尤为显著。冈此中性点经消 弧线圈接地方式的供电可靠性，大大的高于中性点经小电阻接地方式。 3 2 继电保护选择性问题 中性点经小电阻接地方式系统单相接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流
8、保 护有较好的灵敏度，可以比较容易检出接地线路。但由丁通过接地点的电流较人，当零序过 电流保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障的 发生。特别是电缆线路较多的变电站当山线附近发生接地故障时，由于接地点电弧容易引起 相邻电缆故障而扩大事故，造成较大面积的停电。 中性点谐振接地方式系统单相接地时，由于接地点残流很小，且根据规程要求消弧线圈 必须处于过补偿状态，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故传统的电磁型零 序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。随着科学技术的发展，微机选线接地 保护装置，放弃了电磁型保护电流电压“绝对定值及绝对方向”的概念
9、，利用电流电压之问 “相对相位和参量比幅”等关系，引进了“暂态电流首半波和五次谐波电流”等算法，再加 上“重复判断和综合判断”等措施，在不增人故障点电容I l 三流的条件F ，可实现较高的选择 性，装置可以动作于信号或跳闸，跳闸还町选择瞬间或延时。中山地区6 6 个变电站全部采 州中性点谐振接地方式，1 0 k V 电网由近1 0 0 0 条1 0 k V 线路构成，其中电缆线路( 约占3 7 ) 、 电缆架空混合线路( 约占6 3 ) ，2 0 0 5 年2 0 0 7 年共发生永久性接地3 4 9 次，微机接地选线保 护正确动作率为9 2 0 8 。详见F 表l 所示。 表l ：2 0 0
10、 5 年2 0 0 7 年中山地区微机接地选线保护正确动作率统计表 年份永久性接地次数( 次)止确选线次数( 次)正确动作率( ) 2 0 0 51 3 91 3 09 3 5 3 2 0 0 61 3 51 2 39 1 1 l 2 0 0 71 0 59 69 1 4 3 综合3 7 93 4 99 2 0 8 现代社会进入信息和高科技时代，用户越来越多地使用微机、屯子控制系统、数控加工 机械、通信设备及各种精密仪器等设备，用户设备价格昂贵对过电压敏感性越来越突出，因 此必须防J f ：各种原因在电网低压侧和H 户内部引起的地电位升高。 中性点经小电阻接地方式系统单相接地时，流过故障点的接
11、地电流I o 为中性点接地电阻R 中的有功电流I s 与电网电容电流I c 的向量和。随着电网电缆线路的延长电容电流I 。显著增大， 这样，故障点和中性点的地电位升高，可能超过低压设备的绝缘水平，导致降压配电变压器中 压侧向低压侧闪烙击穿造成变压器和低压设备损坏；还可能造成降压配电变压器的接地体与低 压中性点或低压用户接地体之间的耦合在低压侧引起过电压，引入低压电网的过电压，极容易 造成用户贵重的电子设备、通信设备、精密仪器及微电子设备故障，使用户的蒙受巨人损失。 中性点谐振接地方式单相接地时由于接地电流很小，可以有效的限制接地故障电流的危害 1 9 9 2 0 0 8 年 1 1 月 中南七
12、省( 区) 电力系统专业委员会 第二十三届联合学术年会 江西 柘林 性，同时还可以减少对一次设备的频繁冲击、减少断路器遮断次数，提高对电力设备的保护作 用，减少运行维护和检修赞J J 的支出。低压用户地电位的升高引起的一系列问题都可避免。 3 4 降低绝缘水平问题 中性点经小电阻接地方式系统单相接地时，健全相电压不升高或升幅较小，对设备绝缘 等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择，理论上可以降低设备绝缘水平减少投资。 但研究和实践证明，降低绝缘水平的经济效益，在1 1 0 k V 及以上的电压等级较为明显，在中 压电网相著无儿。 3 5 通信干扰问题 中压电网对通信干扰以电磁耦合为主，限制
13、单相接地故障电流是防I 卜通信干扰的有效措施。 谐振接地电网的零序阻抗接近无穷人，单相接地故障L 邕流其小，电磁干扰受到有力的扼制，同时 地中传导电流的影啊也受剑有力的限制，故通信干扰明显较轻。实际运行经验证明，喈振接地方 式能较好地与线路密集、覆盖而广的城市通信网络兼容，阿时干扰影响硐I 故障点的位置无关。 反之中性点经小电阻接地方式的电网，其零序阻抗较小，单相接地故障电流很大，电磁 干扰也相当严重，而H 干扰影响大小与故障点的傅置密切相关。 3 6 电缆网络问题 城市电网规划设计导则对城市电缆网络作了明确的补充规定“3 5 k V 、1 0 k V 城网中以 电缆为主的电网，必要时可采用小
14、电阻及中电阻接地。在确定中性点接地方式时必须全面考 虑与研究以F 问题，保证供电可靠性；单相接地时健全相的T 频L 乜压升高尽可能小； 单相接地时故障电流应限制剑对通信线路干扰的允许范嘲之内；单相接地故障线路的继电 保护应有足够的灵敏度和选择性等。这些补充规定说明了采用电阻接地方式是有限制条件 的。电缆网络是否一旦发生单相接地便会形成永久性故障或相间短路事故昵? 实际上由于电 缆本体对地绝缘能力的丧失是一个逐渐发展的过程，而且初始阶段一般是阻性故障，由于谐 振接地方式对三相导纳的不平衡十分敏感，所以故障的起始阶段便能反映出来。 中山地区针对1 0 k V 电缆线路永久性接地故障规定运行时间不得
15、超过1 0 分钟，采用迅速 转移用户再切故障线路的方法减少接地运行时间，多年运行经验证明，能有效防I 卜电缆绝缘 击穿。运行经验证明万一绝缘击穿，因残余电流很小，接地电弧仍有自行熄灭的可能或限制 故障点的损坏程度，仍然可以防止其发展为相间短路。 4 结束语 参考文献： 1 要焕年，曹月梅。电力系统谐振接地 M 。北京：中国电力出版社，2 0 0 0 2 许颖，徐士珩。交流电力系统过电压防护及绝缘配合 M 。北京：中国电力出版社，2 0 0 6 。 3 黄海贤，匡洪海，黄少先。配网停电管理分析 J ，J “东电力，2 0 0 6 ( 6 ) ：5 2 5 5 。 4 马家智，张喜平，等。中山电缆
16、系统调度规程。 作者简介z 张峻( 1 9 5 8 一) ，电气助理工程师，变电管理- T 作。 谭容芬( 1 9 6 2 一) ，电气工程师，继保变电管理。 联系方式： 地址：中山市老安山华光路8 9 号变电一部；邮编：5 2 8 4 0 0 2 0 0 中线地技区区造弧接的地地 改消圈决，一 网踪线解此同 电跟弧以为在 为动消难。，。 成自经期化向的已，点长变方行并步性统有要可，进中系没主是点的网地本的也观术电接基展存的技压圈术发并同学中线技网式不科为弧关电方有及，消有压地也验用经的中接外经应点式是点内行广性方仍性国一还推中地式中 在的和网接方种 式年善电阻地多方多完压电接取地图断中小罔采接我不了年线网点据置决近弧电性根装解，消压中。线，下经中的题选障之点的网问地保比性级电点接术相中等压热机技。用压中个微了题采电一及供难网一的圈提术电同
