電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)很重要的綜合性問題,今天我們來聊一聊這方面的問題。
電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是指三相繞組作星形連接的變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地間的電氣連接方式,稱為電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式(即中性點(diǎn)運(yùn)行方式)。
中性點(diǎn)非有效接地,發(fā)生單相接地時(shí),因發(fā)生單相接地時(shí)由于不構(gòu)成短路回路,接地電流被限制到較小數(shù)值,故又稱為小接地電流系統(tǒng);而中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng),接地電流很大,故又稱為大接地電流系統(tǒng)。
我國(guó)電力系統(tǒng)廣泛采用的中性點(diǎn)接地方式主要有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地及中性點(diǎn)直接接地三種。
電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式不同,其技術(shù)特性和工作條件也不同,還與故障分析、繼電保護(hù)配置、絕緣配合等均密切相關(guān)。
那么究竟采用哪一種中性點(diǎn)運(yùn)行方式呢?這就要綜合考慮到電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性的要求、電網(wǎng)的造價(jià)以及對(duì)通信線路的干擾程度等多方面因素。為了分析這個(gè)問題,首先我們要了解中性點(diǎn)接地與否,在單相接地故障時(shí),故障電壓的情況。
1、中性點(diǎn)不接地
如上圖所示,當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),故障相電壓為零。非故障相相電壓上升為線電壓,為原來的1.732倍。但線電壓不變,對(duì)電力用戶沒有影響,系統(tǒng)還可以繼續(xù)供電,一般可允許繼續(xù)運(yùn)行兩個(gè)小時(shí),此期間應(yīng)發(fā)出信號(hào),由工作人員盡快查清原因并解除故障,使系統(tǒng)正常運(yùn)行。
故當(dāng)線路不長(zhǎng)、電壓不高時(shí),接地電流較小,電弧一般能自動(dòng)熄滅,特別是35kV及以下的系統(tǒng)中,絕緣方面的投資增加不多,而供電可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)突出,所以中性點(diǎn)宜采用不接地的運(yùn)行方式。
當(dāng)電壓高、線路長(zhǎng)時(shí),接地電流較大??赡墚a(chǎn)生穩(wěn)定電弧或間歇性電弧,而且電壓等級(jí)較高時(shí),整個(gè)系統(tǒng)絕緣方面的投資大為增加。上述優(yōu)點(diǎn)便不存在了。
2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地
單相接地時(shí),當(dāng)接地電流大于10A而小于30A時(shí),有可能產(chǎn)生不穩(wěn)定的間歇性電弧,隨著間歇性電弧的產(chǎn)生將引起幅值較高的弧光接地過電壓。
該方式就是在中性點(diǎn)和大地之間接入一個(gè)電感消弧線圈,在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),利用消弧線圈的電感電流補(bǔ)償線路接地的電容電流,使流過接地點(diǎn)的電流減小到能自行熄滅的范圍。
中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地,保留了中性點(diǎn)不接地方式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。由于消弧線圈的電感電流補(bǔ)償了電網(wǎng)接地電容電流,使得接地點(diǎn)殘流減少到5A及以下,降低了故障相接地電弧恢復(fù)電壓的上升速度,以致電弧能夠自行熄滅,從而提高供電可靠性。
3、中性點(diǎn)直接接地
對(duì)于高壓系統(tǒng),如110KV以上的供電系統(tǒng),電壓高,設(shè)備絕緣考慮成本不會(huì)作得很大,如果中性點(diǎn)不接地,當(dāng)單相接地時(shí),未接地的二相就要能夠承受1.732倍的過電壓,瓷絕緣子體積就要增大近一倍,原來1米長(zhǎng)的絕緣子就要增加到1.732米以上,不但制造起來不容易,安裝也是問題,會(huì)使設(shè)備投資大大增加;另外110KV以上系統(tǒng)由于電壓高,桿塔的高度也高,不容易出現(xiàn)單相接地的情況,因而就是出現(xiàn)了接地就跳閘也不會(huì)影響多少供電可靠性,因而從投資的經(jīng)濟(jì)性考慮,在110KV以上供電系統(tǒng),我們多采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。
在低壓380/220V系統(tǒng)中,有許多單相用電設(shè)備,如果中性點(diǎn)不接地運(yùn)行,則發(fā)生單相接地后,有可能未接地相電壓升高,會(huì)因過電壓燒毀家用電器,從安全性考慮,我們必須采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),將中性點(diǎn)的對(duì)地電位固定為零,這樣也可以方便的取得相電壓。
最后,我們來總結(jié)一下:
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng):適于3~60kV系統(tǒng)中使用;
優(yōu)點(diǎn):這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),三相用電設(shè)備能正常工作,允許暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)之內(nèi),因此可靠性高。
缺點(diǎn):這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),其它兩條完好相對(duì)地電壓升到線電壓,因此絕緣要求高,增加絕緣費(fèi)用。
中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng):適于3~60kV系統(tǒng),可避免電弧過電壓的產(chǎn)生;
優(yōu)點(diǎn):除有中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外,還可以減少接地電流;
缺點(diǎn):類同中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。
中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng):適于110kV以上,380V以下低壓系統(tǒng)。
優(yōu)點(diǎn):發(fā)生單相接地時(shí),其它兩完好相對(duì)地電壓不升高,因此可降低絕緣費(fèi)用。保證安全。
缺點(diǎn):發(fā)生單相接地短路時(shí),短路電流大,要迅速切除故障部分,從而使供電可靠性差。
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