摘要：电力系统中性点接地方式及其运行方式存在多种问题，在急需选择电网中性点接地方式的同时，更需要合理地改造电网中性点接地方式，这关系到电网运行的可靠性。针对电网中性点接地及其运行方式进行分析和探讨，并综合考虑各种因素，对电力系统不同的中性点接地方式进行了比较，对电力系统中性点接地方式的选择提出一些看法。
关键词：电力；系统中；性点；运行方式；措施
中性点运行方式是电力系统安全运行的一项基本内容，其主要作用在于防止电力系统过电压、通讯系 统干扰等问题的出现。由于不同地区的电力系统中性点的接地方式的不同，需要运行人员在分析当地电力输配过程特点的基础上，来对电力系统中性点运行方式进行有效的管理。
1、电力系统中性点接地方式的分类
电力系统中性点接地方式有两大类:一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地,称为大接地系统;另一类是中性点不接地,消弧线圈或高阻抗接地,称为小接地系统。其中采用最广泛的是中性点不接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地 3种方式,下面以这3种接地方式为例进行探讨。
1. 1中性点不接地方式
中性点不接地即中性点对地绝缘,这种方式结构简单,运行方便,不需任何附加设备,投资低,适用于农村10 kV架空线路长的辐射形或树状形的供电网络。中性点不接地的最大优点是发生单相接地故障时,只是三相对地电位发生变化,并不中断向用户供电,可带着单相接地故障运行一段时间。但是这种电网长期在一相接地的状态下运行,也是不可以的,因为这时非故障相电压升高,绝缘如有薄弱点就很有可能被击穿,导致两相接地短路,给电气设备造成严重的损坏。所以,在中性点不接地电网中,必须设专门的监察装置,以便使维护人员能及时地发现一相接地的故障,从而迅速切断电网中的故障部分,保证安全。
另外,在中性点不接地系统中,当接地的电容电流大时,还会发生在接地处引起的电弧很难自行熄灭的情况;在接地处还可能出现所谓间隙电弧,即周期性地熄灭与重燃的电弧。
由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路,间歇电流将引起相对地过电压，这种过电压会传输到与接地点有直接电连接的整个电网上,更容易造成另一相对地击穿,而形成两相接地短路。
在电压为3kV～10k的电力网中,一相接地时的电容电流不允许大于30A否则,电弧难以自行熄灭。因此,在这些电网中,规定一相接地电流不得大10A。
1．2中性点经消弧线圈接地系统
中性点不接地电力网发生单相接地故障时,仍可继续运行 2小时,但若接地电流值过大,会产生持续性电弧,危胁设备,甚至产生三相或二相短路。当一相接地电容电流超过允许值时,可以用中性点经消弧线圈接地的方法来解决,该系统即称为中性点经消弧线圈接地系统。常见限制接地电流的措施是中性点经消弧线圈接地。当w相发生单相接地故障时,中性点电位上升为相电压,消弧线圈为可调电感线圈,故障电流经消弧线圈形成电感电流流过接地点,调整线圈匝数,使其起到抵消的作用。
补偿方式有三种:全补偿、欠补偿和过补偿。
全补偿时网络容易因不对称形成串联谐振过电压,故不采用;欠补偿为容性电流,容易发展成为全补偿方式,所以很少采用;系统通常采用过补偿,使接地为感性电流,但应注意电感电流数值不能过大。
消弧线圈主要有带气隙的铁芯和套在铁芯上的绕组组成,它们被放在充满变压器油的油箱内。绕组的电阻很小,电抗很大。消弧线圈的电感,可用改变接入绕组的匝数加以调节。显然,在正常的运行状态下,由于系统中性点的电压三相不对称电压,数值很小,所以通过消弧线圈的电流也很小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用过补偿方式,即使系统的电容电流突然的减少(如某回线路切除)也不会引起谐振,而是离谐振点更远。
1．3中性点直接接地系统
中性点直接接地方式即中性点与大地之间接入一定阻值的电阻,是我国110KV及以上电网广泛采用的一种方式，该电阻与系统对地电容构成并联回路,由于电阻是耗能元件,也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件,对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压有一定的优越性。中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零,在这种系统中,当发生一相接地时,这一相直接经过接地点和接地的中性点短路,一相接地短路电流的数值最大,必须立即使继电保护动作,将故障部分切除。
中性点直接接地或经过电抗器接地系统,在发生一相接地故障时,故障的送电线被切断,因而使用户的供电中断。运行经验表明,在1KV以上的电网中,大多数的一相接地故障,尤其是架空送电线路的一相接地故障,大都具有瞬时的性质，在故障部分切除以后,接地处的绝缘可能迅速恢复,从而送电线可能立即恢复工作。目前在中性点直接接地的电网内,为了提高供电可靠性,均装设自动重合闸装置,在系统一相接地线路切除后，立即自动重合,再试送一次,如为瞬时故障, 送电即可恢复。
中性点直接接地的主要优点是它在发生一相接地故障时,非故障相对地电压不会增高,因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑。另外,在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中,单相接地电流往往比正常负荷电流小得多,因而要实现有选择性的接地保护就比较困难;但在中性点直接接地系统中,实现就比较容易,由于接地电流较大,继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路,且保护装置简单,工作可靠。
2、中性点运行方式的发展过程
在电力系统发展初期,容量较小,当时人们认为工频电压升高是绝缘故障的主要原因,即使相电压短时间升高至√3倍,也会威胁电力设备安全运行。由于对过电流的一系列危害作用估计不足,同时对电力设备耐受频繁过电流冲击的能力估计过高,所以,电力设备的中性点最初都采用直接接地方式运行。
随着电力系统的扩大,单相接地故障增多,线路断路器经常跳闸,造成频繁的停电事故,于是,便将上述的直接接地方式改为不接地方式运行。尔后,由于工业发展较快,使电力传输容量增大,距离延长,电压等级逐渐升高,电力系统的延伸范围不断扩大。在这种情况下发生单相接地故障时,接地电容电流在故章点形成的电弧不能自行熄灭,同时,间歇电弧产生的过电压往往又使事故扩大,显著地降低了电力系统的运行可靠性。
解决系统中这些问题,当时世界上两个工业比较发达的国家分别采取了不同的解决途径。德国为了避免对通信线路的干扰和保障铁路信号的正确动作,采用了中性点经消弧线圈的接地方式,自动消除瞬间的单相接地故障;美国则采用了中性点直接接地和经低电阻、低电抗等接地方式,并配合快速继电保护和开关装置,瞬间跳开故障线路。这两种具有代表性的解决办法对后来世界上许多国家的电力系统中性点接地方式的发展产生了很大的影响。
3、结论
近年来,生产力飞速发展,已经形成了遍布世界各地的强大电力系统。当今世界上已经有了从低压、中压、高压到超高压、特高压等多种电压等级的电力系统。在不断深化的理论研究和日益丰富的运行经验的基础上,人们对中性点的各种不同接地方式有了更好的掌握,并进行了创造性的应用,使当今电力系统的建设发展和安全经济运行均达到了很高的水平。
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论文作者:孔德斐
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/12
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