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【摘要】随着社会的发展，电力事业不断发展，在电网发展中小电阻接地的应用也很广泛，本文就其应用进行了分析。
【关键词】10KV小电阻接地电网
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
某些工业企业对电能质量要求较高，不允许线路单相接地运行，且10 kV线路为电缆线路，其电缆为非自恢复绝缘，发生单相接地必为永久故障，不允许继续运行，对此必须迅速切除单相接地故障，因此采用10 kV配电网经小电阻接地，单相接地直接跳闸的方式。由于对10 kV中性点经小电阻接地系统的电流互感器的配置与选择问题，在《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》DIIT 5136-2001中没有明确的规定，因此值得大家探讨。
近年来,由于经济增长较快,各类用电负荷需求逐年增大。某企业10 kV配电网络结构发生了较大的变化,至今年4月底止,该企业有110 kV变电站2座,主变总容量为300 MVA,10 kV出线26回,10 kV配电线路长208 km,10 KV配电变压器842台,容量290.86 MVA。去年全年供电量6.3亿kwh,今年第一季度供电量1.4亿kwh,电网最高负荷12万kw。目前,该企业正在兴建第三座110kV变电站,并将兴建第一座220kV变电站。目前10 kV线路运行情况:
(1)由于供电量不断增长,电网结构发生很大变化, 10 kV出线全部为电缆出线。
(2)新建变电站为减少占地面积,10 kV全部使用电缆线路,且送电范围越来越小。但由于电缆线路零序阻抗较少,10 kV配电网络电容电流越来越大。
根据我国城市电力网规划设计导则规定,10kV中性点采用的接地方式有:中性点不接地、经消弧线圈接地、经小电阻接地等三种方式。
(1)中性点不接地。中性点不接地方式的主要特点是简单,不需要任何附加设备,投资省,运行方便,特别适用于以架空出线为主的电容电流比较小的、结构简单的辐射形电网。在发生单相接地故障时,流过故障点的电流仅为电网的对地电容电流。
但中性点不接地最大的弱点就是:中性点是绝缘的,电网对地电容中储存的能量没有释放,当系统对地电容足够大时发生弧光接地,故障点的电容电流相当大,会在接地点产生间歇性电弧,引起过电压,使非故障相对地电压大大地升高,在电弧接地过电压的作用下,可能导致绝缘损坏,造成两点或多点的接地,使事故进一步扩大。同时,由于系统存在电容和电感元件,在倒闸操作或故障时,很容易引发线性谐振或铁磁谐振。一般说,对于馈线较短的电网会激发起高频谐振,引起较高的谐振电压,特别容易引起电压互感器绝缘击穿;而对于馈线较长的电网会激发起分频铁磁谐振,在分频谐振时电压互感器呈较小阻抗,通过电压互感器的电流成倍增加,引起熔丝熔断或使电压互感器过热烧毁。
(2)中性点经消弧线圈接地。在中性点和地之间装设一电感线圈,其目的是利用电感线圈的电感电流补偿接地故障时的容性电流,使接地故障电流减小,以致自动熄弧,保证继续供电。但存在以下缺点:单相接地故障时,健存相的对地电压同样升高数倍。
(3)中性点经小电阻接地。中性点经小电阻接地,就是在中性点接入一小阻值的电阻,该电阻与系统对地电容构成串联回路。由于电阻元件是耗能材料,也是电容电荷释放元件,同时也是系统谐振的阻压元件,所以中性点经电阻接地方式有以下优点:
①可降低单相接地工频过电压和弧光接地过电压。
②能有效地消除PT谐振过电压。
③限制系统中性点电位偏移。
④有利于降低系统设备的绝缘水平,节省电网投资,提高经济效益。
⑤简化继电保护,方便检测接地故障线路,隔离故障点。并能快速切除故障,避免發生人身安全事故和设备事故,具有明显的安全性。
⑥有利于性能优良的无间隙氧化锌避雷器的广泛应用,从而降低雷击过电压幅值,提高系统运行的可靠性和电气设备的运行寿命。
⑦电网运行方式灵活,不受电网运行方式改变而变化的电容电流影响,从而提高电网球的可靠性。
存在的问题是正常时无零序电流,不能带负荷测试保护。必须重视零序CT的选型及安装,确保零序保护正确动作,详细论述见下文。
目前该企业选择的中性点接地方式运行,连接方式有两种：
第一种连接方式是：接地变压器和小电阻接在主变压器10 kV母线上,由于接地变压器正常时基本没有电流通过,故障机率低,且一经投入则视为主变压器之一附件,可与主变压器同时投入及退出,但主变差动保护范围扩大。
第二中连接方式是：接地变压器在10 kV母线上,不在差动保护范围内,10 kV装有备自投保护,当一台主变故障跳闸,在备自投合上分段开关后,变为两组接地及接地电阻并联运行,接地电阻变小,造成接地保护误动,所以在备自投保护的整定时要考虑这一点。而且接地变必须装设断路器。
10 kV系统采用中性点小电阻接地后,接地电流不再是电容电流,而是短路电流,所以中性点接地投入前相应的10 kV系统零序保护也应投入,否则,可能造成事故。10 kV线路发生单相接地,如果监控系统不完善,无发出相应的接地信号,接地电流长期通过小电阻,会使小电阻过热烧坏。
倒闸操作过程或事故异常运行方式下,两台接地装置可短时并列运行。
接地装置投运前,除作常规交接试验外,必须检查接地引下线是否与主地网连通。
三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好,塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线。电缆通过零序电流互感器时,电缆金属护层和接地线应对地绝缘,否则可能造成保护拒动。
电缆接地点在电流互感器以下时,接地线应自接接地;接地点在电流互感器以上时,接地线应穿过电流互感器接地。
其目的是地线对地如果不绝缘,地线撞到电缆支架,再穿过电流互感器接地,相当于在电流互感器上安装了一个短路环,从而使该线路零序保护拒动。
由于发生单相短路时,接地电流不仅可能经大地流动,还会经电缆的外皮和铠装中流动,这部分杂散电流会降低故障线路接地保护的灵敏度。为避免接地保护误动作,在安装时,必须将电缆头的保安接地线沿电缆方向穿过零序电流互感器的铁芯,那么流过电缆外皮中的电流与电缆头保安接地线中的电流大小相等,方向相反,互相抵消,使杂散电流不会反应到电流互感器二次侧。三芯塑料绝缘电缆,其铜带屏蔽和钢铠在塑料护套之内,端部必须良好接地,否则当三相电流不平衡时,铠装层因感应电势可能发生放电现象,严重时可能烧毁保护层。因此钢铠也必须良好接地。
结语：(1) 10 kV中性点经小电阻接地系统CT配置应采用三相式。
(2) 10 kV中性点经小电阻的接地保护采用具有准确电流变比的零序电流互感器。
(3)接地变保护采用单相电流互感器。
参考文献：
[1]卓乐友，黄柏林，等.电力工程电气设计手册电气二次部分[M]. 北京:中国电力出版社，2001.
[2]贫家李，宋从拒，子.电力系统继电保护原理[M].增订版.北京:中国电力出版社，2007.
[3]蓝艘俊，陈春霖，等.现代城市电网规划设计与建设改造[M].北京:中国电力出版社，2006.
[4]杜海春，陈堆江，等.交流电气装!的过电压保护和绝缘配合[M].北京:中华人民共和国电力工业部，1997.
【关键词】10KV小电阻接地电网
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
某些工业企业对电能质量要求较高，不允许线路单相接地运行，且10 kV线路为电缆线路，其电缆为非自恢复绝缘，发生单相接地必为永久故障，不允许继续运行，对此必须迅速切除单相接地故障，因此采用10 kV配电网经小电阻接地，单相接地直接跳闸的方式。由于对10 kV中性点经小电阻接地系统的电流互感器的配置与选择问题，在《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》DIIT 5136-2001中没有明确的规定，因此值得大家探讨。
近年来,由于经济增长较快,各类用电负荷需求逐年增大。某企业10 kV配电网络结构发生了较大的变化,至今年4月底止,该企业有110 kV变电站2座,主变总容量为300 MVA,10 kV出线26回,10 kV配电线路长208 km,10 KV配电变压器842台,容量290.86 MVA。去年全年供电量6.3亿kwh,今年第一季度供电量1.4亿kwh,电网最高负荷12万kw。目前,该企业正在兴建第三座110kV变电站,并将兴建第一座220kV变电站。目前10 kV线路运行情况:
(1)由于供电量不断增长,电网结构发生很大变化, 10 kV出线全部为电缆出线。
(2)新建变电站为减少占地面积,10 kV全部使用电缆线路,且送电范围越来越小。但由于电缆线路零序阻抗较少,10 kV配电网络电容电流越来越大。
根据我国城市电力网规划设计导则规定,10kV中性点采用的接地方式有:中性点不接地、经消弧线圈接地、经小电阻接地等三种方式。
(1)中性点不接地。中性点不接地方式的主要特点是简单,不需要任何附加设备,投资省,运行方便,特别适用于以架空出线为主的电容电流比较小的、结构简单的辐射形电网。在发生单相接地故障时,流过故障点的电流仅为电网的对地电容电流。
但中性点不接地最大的弱点就是:中性点是绝缘的,电网对地电容中储存的能量没有释放,当系统对地电容足够大时发生弧光接地,故障点的电容电流相当大,会在接地点产生间歇性电弧,引起过电压,使非故障相对地电压大大地升高,在电弧接地过电压的作用下,可能导致绝缘损坏,造成两点或多点的接地,使事故进一步扩大。同时,由于系统存在电容和电感元件,在倒闸操作或故障时,很容易引发线性谐振或铁磁谐振。一般说,对于馈线较短的电网会激发起高频谐振,引起较高的谐振电压,特别容易引起电压互感器绝缘击穿;而对于馈线较长的电网会激发起分频铁磁谐振,在分频谐振时电压互感器呈较小阻抗,通过电压互感器的电流成倍增加,引起熔丝熔断或使电压互感器过热烧毁。
(2)中性点经消弧线圈接地。在中性点和地之间装设一电感线圈,其目的是利用电感线圈的电感电流补偿接地故障时的容性电流,使接地故障电流减小,以致自动熄弧,保证继续供电。但存在以下缺点:单相接地故障时,健存相的对地电压同样升高数倍。
(3)中性点经小电阻接地。中性点经小电阻接地,就是在中性点接入一小阻值的电阻,该电阻与系统对地电容构成串联回路。由于电阻元件是耗能材料,也是电容电荷释放元件,同时也是系统谐振的阻压元件,所以中性点经电阻接地方式有以下优点:
①可降低单相接地工频过电压和弧光接地过电压。
②能有效地消除PT谐振过电压。
③限制系统中性点电位偏移。
④有利于降低系统设备的绝缘水平,节省电网投资,提高经济效益。
⑤简化继电保护,方便检测接地故障线路,隔离故障点。并能快速切除故障,避免發生人身安全事故和设备事故,具有明显的安全性。
⑥有利于性能优良的无间隙氧化锌避雷器的广泛应用,从而降低雷击过电压幅值,提高系统运行的可靠性和电气设备的运行寿命。
⑦电网运行方式灵活,不受电网运行方式改变而变化的电容电流影响,从而提高电网球的可靠性。
存在的问题是正常时无零序电流,不能带负荷测试保护。必须重视零序CT的选型及安装,确保零序保护正确动作,详细论述见下文。
目前该企业选择的中性点接地方式运行,连接方式有两种：
第一种连接方式是：接地变压器和小电阻接在主变压器10 kV母线上,由于接地变压器正常时基本没有电流通过,故障机率低,且一经投入则视为主变压器之一附件,可与主变压器同时投入及退出,但主变差动保护范围扩大。
第二中连接方式是：接地变压器在10 kV母线上,不在差动保护范围内,10 kV装有备自投保护,当一台主变故障跳闸,在备自投合上分段开关后,变为两组接地及接地电阻并联运行,接地电阻变小,造成接地保护误动,所以在备自投保护的整定时要考虑这一点。而且接地变必须装设断路器。
10 kV系统采用中性点小电阻接地后,接地电流不再是电容电流,而是短路电流,所以中性点接地投入前相应的10 kV系统零序保护也应投入,否则,可能造成事故。10 kV线路发生单相接地,如果监控系统不完善,无发出相应的接地信号,接地电流长期通过小电阻,会使小电阻过热烧坏。
倒闸操作过程或事故异常运行方式下,两台接地装置可短时并列运行。
接地装置投运前,除作常规交接试验外,必须检查接地引下线是否与主地网连通。
三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好,塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线。电缆通过零序电流互感器时,电缆金属护层和接地线应对地绝缘,否则可能造成保护拒动。
电缆接地点在电流互感器以下时,接地线应自接接地;接地点在电流互感器以上时,接地线应穿过电流互感器接地。
其目的是地线对地如果不绝缘,地线撞到电缆支架,再穿过电流互感器接地,相当于在电流互感器上安装了一个短路环,从而使该线路零序保护拒动。
由于发生单相短路时,接地电流不仅可能经大地流动,还会经电缆的外皮和铠装中流动,这部分杂散电流会降低故障线路接地保护的灵敏度。为避免接地保护误动作,在安装时,必须将电缆头的保安接地线沿电缆方向穿过零序电流互感器的铁芯,那么流过电缆外皮中的电流与电缆头保安接地线中的电流大小相等,方向相反,互相抵消,使杂散电流不会反应到电流互感器二次侧。三芯塑料绝缘电缆,其铜带屏蔽和钢铠在塑料护套之内,端部必须良好接地,否则当三相电流不平衡时,铠装层因感应电势可能发生放电现象,严重时可能烧毁保护层。因此钢铠也必须良好接地。
结语：(1) 10 kV中性点经小电阻接地系统CT配置应采用三相式。
(2) 10 kV中性点经小电阻的接地保护采用具有准确电流变比的零序电流互感器。
(3)接地变保护采用单相电流互感器。
参考文献：
[1]卓乐友，黄柏林，等.电力工程电气设计手册电气二次部分[M]. 北京:中国电力出版社，2001.
[2]贫家李，宋从拒，子.电力系统继电保护原理[M].增订版.北京:中国电力出版社，2007.
[3]蓝艘俊，陈春霖，等.现代城市电网规划设计与建设改造[M].北京:中国电力出版社，2006.
[4]杜海春，陈堆江，等.交流电气装!的过电压保护和绝缘配合[M].北京:中华人民共和国电力工业部，1997.