中性点接地方式(一)

中性点接地方式(一)电网中性点接地方式是一个综合性的、系统性的问题，既涉及到电网的安全可靠性、也涉及电网的经济性。中性点接地方式直接影响到系统设备绝缘水平、系统过电压水平、过电压保护元件的选择、继电保护方式、系统的运行可靠性、通讯干扰等。我国的110kV及以上电压等级的电网一般都采用中性点直接接地方式，在中性点直接接地系统中，由于中性点电位固定为地电位，发生单相接地故障时，非故障相的工频电压升高不会超过1.4运行相电压；暂态过电压水平也相对较低；继电保护装置能迅速断开故障线路，设备承受过电压的时间很短，这样就可以使电网中设备的绝缘水平降低，从而使电网的造价降低。在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点，有三种运行方式：一种是电源中性点不接地；一种是电源中性点经消弧线圈接地；一种是电源中性点直接接地。前两种合称为中性点非有效接地，或小电流接地系统，后一种中性点直接接地称为中性点有效接地，或大电流接地。1电源中性点不接地电力系统（3-63kV系统大多数采用电源中性点不接地运行方式）。电源中性点不接地系统发生单相接地时，如C相单相接地，那么完好的A、B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的√3倍,C相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍。当发生单相接地时，三相用电设备的正常工作未受到影响，因为线路的线电压无论相位和量值均未发生变化，因此三相用电设备仍然照常运行。但电力部门只允许运行2小时，因为一旦另一相又发生接地故障时，就形成两相接地短路，产生很大的短路电流，可能损坏线路设备。2电源中性点经消弧线圈接地的电力系统。在中性点不接地的电力系统中，有一种情况比较危险，即在单相接地时，如果接地电流较大，将出现断续电弧，这可使线路发生电压谐振现象，在线路上形成一个R-L-C的串联谐振电路，从而使线路上出现危险的过电压（可达相电压的2.5-3倍）,导致线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。为防止单相接地时接地点出现断续电弧，引起过电压，规程规定，在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中（3-10kV电网中接地电容电流大于30A），电源中性点必须采用经消弧线圈接地的运行方式。经消弧线圈接地系统，发生单相接地故障时暂时允许运行2小时，在单相接地时，其它两相对地电压要升高到线电压，即升高为原对地电压的√3倍。3电源中性点直接接地的电力系统，此系统一般适用于110kV及以上高压系统。近10年来一些城市电网负荷迅速增长、电缆线路增加很快、系统电容电流急剧增加、特别是近几年大规模城市电网改造，电缆线路逐步代替架空线路，电网结构大大加强。在电缆线路为主的城市电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式，因单相接地过电压烧坏设备的事故概率大大增加，为了解决这一矛盾，许多城市电力部门在广泛考察、了解国外配电网中性点接地情况的基础上，结合本地电网的具体情况，经过充分的分析、研究，逐步采用中性点经低电阻接地方式。中性点经电阻接地方式已被写入电力行业规程，电力行标DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第3.1.4条规定：6—35KV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、舜态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等。第3．1．5．条规定：6KV和10KV配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较小时，为防止谐振，间隙性电弧接地过电压等对设备的危害，可用高电阻接地方式。一、中性点不接地方式、消弧线圈接地方式和电阻接地方式(一)中性点不接地方式1、适用范围(1)适用于单相接地故障电容电流IC2、中性点不接地系统的特点：(1)单相接地故障电流小于10A，故障点电弧可以自熄；熄弧后绝缘可以自行恢复；(2)单相接地时不破坏系统对称性，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路；(3)通讯干扰小；(4)简单、经济。单相接地故障时，非故障相对地工频电压升高3倍，在中性点不接地电网中，各种设备的绝缘要按线电压来设计。当Ic10A时，可能产生过电压倍数相当高的间歇性电弧接地过电压，这种过电压持续时间长，过电压遍及全网，对网内绝缘较差的设备、有绝缘弱点的设备、绝缘强度较低的旋转电机等都存在较大的威胁，在一定程度上影响电网的安全运行。因间歇电弧过电压引起多点接地、或烧毁主设备、或造成停电事故在许多电网都有多次发生。系统发生谐振过电压引起烧容断器、烧毁PT、甚至烧毁住主设备的事故常有发生。(二)、中性点经消弧线圈接地方式;1、适用范围：适用于单相接地故障电容电流IC10A、瞬时性单相接地故障多的以架空线路为主的电网。2、中性点经消弧线圈接地方式的特点：(1)利用消弧线圈的感性电流对电网的对地电容电流进行补偿，使单相接地故障电流(2)故障点绝缘可以自行恢复；(3)可以减少间隙性弧光接地过电压的概率；(4)单相接地时不破坏系统对称性，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路；3、对以电缆线路为主的城市配网，消弧线圈接地方式存在的一些问题：(1)单相接地故障时，非故障相对地电压升高到3相电压以上，持续时间长、波及全系统设备，可能引起第二点绝缘击穿，引起事故扩大事故。(2)消弧线圈不能补偿谐波电流，有些城市电网谐波电流占的比例达5%-15%，仅谐波电流就可能远大于10A，仍然可能发生弧光接地过电压。(3)对于电容电流很大的配电网，如果通过补偿要使单相接地故障电流Ijd10A)，又可能引起间歇性弧光接地过电压。很难保证既使残余接地电流Ijd(3)消弧线圈的调节范围受到调节容量限制，调节容量与额定之比一般为1/2，如按终期要求选择，工程初期系统电容电流小，消弧线圈的最小补偿电流偏大，可能投不上；如按工程初期的要求选择，工程终期系统电容电流大，消弧线圈的最大补偿电流又偏小，也不能满足合理补偿的要求。(4)在运行中，消弧线圈各分接头的标称电流和实际电流会出现较大误差，运行中就发生过由于实际电流与名牌电流误差较大而导致谐振的现象。(5)由于系统的运行方式及系统电压经常变化，系统的电容电流经常变化，跟踪补偿困难。目前的自动跟踪补偿装置呈百花齐放的景象，实际运行考验时间较短，运行情况还不理想。而且价格高、结构复杂、维护量大，不适应无人值班变电站的要求。(6)由于上述原因，中性点经消弧线圈接地仅能降低弧光接地过电压的概率，不能消除弧光接地过电压，也不能降低弧光接地过电压的幅值，弧光过电压倍数也很高，江苏省电力试验所在迈高桥变电站实测数值达6.95PU，对设备绝缘威胁极大。特别是对结构紧凑型配电装置及电缆线路，更易造成绝缘击穿或相间短路，造成设备烧毁的大事故。根据近年统计记录分析，随着城市电网电容电流的迅速增大，发生高倍数弧光过电压的概率增加，深圳市中性点电网在1995年前采用中性点不接地及经消弧线圈接地方式，据统计，1992—1995四年时间发生24次因过电压造成变电站出口短路，烧坏主变5台，10KV开关柜烧坏事故娄有发生。(7)寻找单相接地故障线路困难，目前许多小电流接地选线方法的选线成功率还不理想，往往还要采用试拉法。(8)采用试拉法时，既造成非故障线路短时停电，又会引起操作过电压。湖南省电力试验研究所试验：对35KV系统，在一相接地情况下，在非电阻接地系统中共进行了551相0—0.5—CO操作循环，实测最大过电压倍数超过4.9PU。超过4.1PU的概率达到16.5%，1984—1985年上海供电局和华东电力试验所在江宁变电站进行了切合35KV空载电缆试验，也测得4.5PU的过电压值。(9)系统谐振过电压高，谐振过电压持续时间长并波及全系统设备，常造成PT烧坏、或PT熔断器熔断。武高所和广州供电局在区庄变电站试验中测得1/2分频谐振过电压达2PU，测得由合闸操作激发的3次高频谐振过电压达4PU，测得A相导线断线并接地于负荷侧时，谐振过电压值为3.8PU。(10)电缆排管或电缆隧道内的电缆发生单相接地时，不及时断开故障线路，可能引起火灾，上海某35KV系统电缆就发生过单相接地一小时后引起火灾，烧毁电缆隧道中40多条电缆的重大事故。(11)寻找故障线路时间较长，在带接地故障运行期间，容易引起人身触电事故。(12)单相接地时，非故障相电压升高至线电压或更高，在不能及时检出故障点的情况下，无间隙金属氧化物（MOA）避雷器长时间在线电压下运行，容易损坏甚至爆炸。弧光接地过电压、谐振过电压幅值高、持续时间长，MOA由于动作负载问题，一般不要求WGMOA系统内过电压，不能有效利用MOA的优良特性，不利于MOA在配电网的推广使用。(三)中性点经电阻接地方式中性点经电阻接地方式可分为三种：经高阻接地、经中电阻接地和经小电阻接地。1、中性点经高电阻接地方式中性点竟高阻接地方式适用于对地电容电流Ic2、中性点经中阻和小电阻接地方式中电阻和小电阻之间没有统一的界限，一般认为单相接地故障时通过中性点电阻的电流10A~100A时为小电阻接地方式。中性点经中阻和小电阻接地方式适用于以电缆线路为主、不容易发生瞬时性单相接地故障的、系统电容电流比较大的城市配网、发电厂厂用电系统及大型工矿企业。3、以电缆线路为主的配电网的特点：(1)单位长度的电缆线路的电容电流比架空线路电容电流大10几倍，以电缆为主的城市电网对地电容电流很大。(2)电缆线路受外界环境条件（雷电、外力、树木、大风等）影响小，瞬时接地故障很少，接地故障一般都是永久性故障。(3)电缆线路发生接地故障时，接地电弧为封闭性电弧，电弧不易自行熄灭，如不及时跳闸，很容易造成相间短路，扩大事故。(4)电缆为弱绝缘设备。例如，10kV交联聚乙稀电缆的一分钟工频耐压为28KV，而一般10kV配电设备的绝缘水平为35kV。在消弧线圈接地系统中，由于查找故障点时间较长，电缆长时间承受工频或暂态过电压作用，易发展成相间故障，造成一线或多线跳闸。上海79—84年的统计结果表明，有30%单相接地故障在查找故障点过程中，引起跳闸或闪络。据湘潭钢厂同志介绍，该厂的变配电系统原采用消弧线圈接地，由于厂区基本上都是电缆线路，且使用年限较长、绝缘老化，在单相接地时，经常发生来不及找出故障线路，非故障线路就发生电缆爆炸的情况。(5)接地故障时由保护及时跳开故障线路。