电力检修|关于配电网中性点接地方式的探讨

安防之家讯：关于配电网中性点的接地方式问题，曾有一些不同的观点，也进行过长时间的讨论和实践验证。目前我们国家的配电网主要采用三种中性点接地方式，即：中性点对地绝缘、中性点经消弧线圈接地和中性点经电阻接地，每种接地方式都有不同的特点和适用场合。本文主要从对内、外过电压防护、配电网运行维护和供电可靠性等方面对这三种接地方式进行分析、探讨，找出其优、缺点和适用场所，并阐明在运行中应注意的问题。1、中性点接地方式与配电网防雷保护对配电网来说由于网状的电网结构、遭雷概率大，再加上配电网的绝缘水平低，存在有大量的绝缘弱点，不但直接雷能造成危害、感应雷也能造成危害，而配电网的防雷，基本上没有直击雷保护措施，主要靠安装在电网上的避雷器保护，且在避雷器的使用、维护和接地上也存在一些问题[1]，所以配电网的雷害事故较高，尤其是雷击跳闸率居高不下。经对大量的配电网运行状况进行调查和研究分析证明，配电网中性点接地方式对配电网雷击跳闸率有较大的影响，主要反映在雷击时绝缘子的故障建弧率上。1.1中性点对地绝缘。配电网中性点对地绝缘系统又分为两种情况：一种是电网电容电流较小，小于绝缘子的自然熄弧值11.4A，当线路绝缘子在雷电过电压闪络，因雷电流的波长极短（微秒级），在雷电流过后，工频续流即为电网的电容电流小于熄弧临界值，能在电流过零时可靠熄灭，建立不起稳定的持续接地电弧，因而电网的故障建弧率较低，当然在雷电流较大，过电压较高，将绝缘子击穿时则另当别论。二是电网电容电流较大（大于11.4A）时，当线路绝缘子在雷击时闪络，在雷电流过后由于工频续流大，能形成持续的接地电弧。接地电弧的持续燃烧对周围空气进行离解，能发展为相间短路和多回线短路，以致于发展为“火烧连营事故”。如河南某变电所10KV电网就曾因为单相接地电流大，雷击跳闸率居高不下[2]。广东某供电局四回路同杆架设，在雷击时大都是四回线路同时跳闸均是这种原因造成的。所以对配电网中性点对地绝缘系统当电容电流大于11.4A时，由于雷电过电压使电网的故障建弧率高，因而雷害事故较高。1.2中性点经小电阻接地配电网中性点经小电阻接地一般配零序保护，由于中性点经小电阻接地时，接地故障点电流大（可达600～1000A）[3]，在雷击绝缘子闪络时一般都会使线路跳闸，使配电网雷击跳闸率升高。1.3中性点经消弧线圈接地配电网中性点经消弧线圈接地分为两种型式。即①经固定消弧线圈接地；②经自动消弧线圈接地。固定消弧线圈由于调谐上的困难现在已逐渐淘汰，取而代之的是自动消弧线圈，自动消弧线圈由于能实时检测电网电容电流、调整补偿电流，使补偿后的残流小于10A，所以当线路绝缘子在雷击闪络时，在雷电流过后能把工频续流控制在10A以下，使其不能建立持续燃烧的接地电弧，控制了配电网的雷击建弧率，因而有效地控制了配电网的雷击跳闸率，降低了配电网雷害事故[4]。这已为大量的运行经验所证明，前述河南某电网安装ZXB系列自动跟踪补偿消弧装置后，把配电网故障跳闸率由13.6次/条·年降到0.3次/条·年[5]；广东某供电局四回同杆架设线路自2000年电网安装自动跟踪补偿消弧装置后4年多来未再发生雷害事故，这些都很好地证明了配电网中性点后自动跟踪补偿消弧线圈的防雷功能。2、中性点接地方式与配电网内过电压对配电网的内过电压一直受到人们的重视，在配电网发生频率最高、危害最大的则是铁磁谐振过电压和弧光接地过电压，而这两种过电压的产生与幅值则与配电网中性点接地方式有很大关系。2.1配电网中性点对地绝缘系统中性点对地绝缘，电网中的电磁式电压互感器由于磁饱和可引起中性点位移，由参数的配合不同可能产生工频谐振，也可能产生分频或高次谐波谐振，过电压的幅值最高可达3uφ（uφ-相电压），可引起绝缘弱点击穿，避雷器如在此期间动作，会因熄不了弧和过电压时间长而发生爆炸。另外，如产生分频谐振，虽然过电压幅值不高，（小于2uφ）但由于谐振频率低，互感器的阻抗小，以及铁芯元件的非线性特性，使电压互感器励磁电流大大增加。这时，容易使电压互感器的高压保险熔断，或使电压互感器严重过热、冒油、烧损、爆炸，因而分频谐振能造成较大的危害。中性点对地绝缘系统弧光接地过电压的产生可分两种情况，一种是电网对地电容电流小于熄弧临界值11.4A，此时接地电流由于能在电流过零时可靠的熄灭，形不成间歇性的接地电弧，也就不容易产生弧光接地过电压；另一种情况是电网电容电流大于熄弧临界值11.4A，此时接地电弧在电流过零时短暂熄灭，在峰值附近重燃，形成时断时续的间歇性电弧。由于电网是由电感和电容、电阻等元件组成的网络，电弧间歇性的熄灭与重燃会导致网络强烈的电磁振荡，产生严重的过渡过程过电压，且过电压持续时间长，遍及全网，会使电网中绝缘弱点发生击穿如电缆头爆炸，避雷器爆炸等。过电压的幅值可达3.5uφ，因而弧光接地过电压对电网构成了较大的危害。2.2中性点经小电阻接地配电网经小电阻接地可有效抑制电压互感器磁饱和引起的铁磁谐振过电压和断线谐振过电压，能把弧光接地过电压限制到1.9uφ以下。因而在配电网经电阻接地尤其是小电阻接地方式，能有效地抑制电网内过电压。2.3中性点经消弧线圈接地在零序回路中消弧线圈的感抗与电压互感器的励磁电抗是并联的关系，而消弧线圈的感抗要比电磁式电压互感器励磁电抗小得多（相差几个数量级）[6]，因而电磁式电压互感器的励磁感抗也就被消弧线圈的感抗所制约，电网中因电磁式电压互感器的磁饱和引起的三相不平衡，也就产生不了铁磁谐振过电压，其消谐效果是任何形式的消谐器所无法比拟的。但是配电网经消弧线圈接地对由断线引起的谐振则无能为力，不如电阻接地的阻尼效果好。配电网中性点经消弧线圈接地，特别是经自动跟踪补偿消弧装置接地，由于消弧装置始终把接地残流控制在10A以下，小于熄弧临界值，再加上消弧装置可减缓弧道恢复电压的上升速度，促使电弧可靠熄灭，避免重燃。另一方面，串接在电抗器与地之间的阻尼电阻起着吸收能量和阻尼的作用，有效地抑制弧光接地过电压的幅值。据ZXB系列自动跟踪补偿消弧装置的现场试验证明，能把弧光接地过电压的幅值限制到1.8uφ以下。3、中性点接地方式与配电网供电可靠性配电网的供电可靠性与中性点接地方式有很大的关系。当电网电容电流较小时采用中性点对地绝缘方式，简单、经济，大多数瞬时性接地故障都能可靠消失，电网的供电可靠也较高；当电容电流增大到熄弧临界值以上时，由于大多数接地都不能可靠熄弧，会发展成为间歇性的弧光接地，或稳定的电弧接地，形成相间短路，则由于电网单相接地引起的事故就会增多，会对供电可靠性产生不利的影响；中性点经电阻接地配零序保护，大多数瞬时故障都会使馈线开关跳闸，且由于故障电流大，开关要频繁开断，大的故障电流加大了开关触点的磨损，增大了检修工作量，由于故障电流大，还会引起故障点的地电位升高，对人身安全构成威胁，对通信线路造成干扰，因而中性点经电阻接地方式对配电网的供电可靠性会造成负面的影响；中性点经消弧线圈接地，特别是经自动跟踪补偿消弧线圈接地时，大多数瞬时性接地电弧都能可靠熄灭，发展不成永久性的接地故障，即使发生了贯穿性的击穿也会由于接地电流小而使绝缘损坏的程度轻，便于维修，所以对提高供电可靠性是有利的，同时也减少了开关设备的维修工作量。同时由于故障电流小，对通信线路的影响也较小。4、结论1、对电网电容电流小于10A的配电网，宜采用中性点对地绝缘方式，因为这种方式简单、经济，且供电可靠性也较高，采用这种方式时要注意消除铁磁谐振过电压。2、对电网电容电流大于10A的架空、或架空、电缆混合线路宜采用自动消弧线圈接地方式，因为这种方式能降低电网故障建弧率、消除铁磁谐振过电压，有效抑制弧光接地过电压，大大提高供电可靠性。3、小电阻接地方式虽然能有效地防止电网铁磁谐振过电压，抑制弧光接地过电压，但因瞬时接地故障时对接地故障电流的放大关系对防雷电过电压不利，降低供电可靠性，加大开关的维护工作量，只有在配电网络备用线路完善，自动装置健全，而又对内过电压有特殊要求的电网才可考虑采用。安防之家专注于各种家居的安防,监控,防盗,安防监控,安防器材,安防设备的新闻资讯和O2O电商导购服务，敬请登陆安防之家：http://anfang.jc68.com/