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【摘要】随着国家对配电网系统的改造升级,大量新型设备的使用和电量的增加,选择一种安全有效的接地装置,降低配电网接地电流对通信网络的干扰,对保障配电网安全可靠运行有重要意义。本文主要对10kv配电网中性点经小电阻接地原理进行了分析,对它的优点和存在的不足进行探讨,以便更好地推广10KV配网中性点小电阻接地技术应用。
【关键词】配网;小电阻;技术;应用
近年来,随着我国城市建设和配电网建设的快速发展,小电阻接地方式因为能快速准确切断配电网故障路线,缩短了配电网故障排除的时间,提高了供电的安全性和可靠性,避免了10KV配电网系统因单相接地造成的电压升高导致供电设备损坏,容易造成的人身触电事故的发生,因此,该项技术受到电力部门的大力推广和应用。
一、10KV中性点小电阻的原理和优势
目前,我国电力系统主要有中性点直接接地方式和中性点不直接接线方式。110KV以上主要采取中性点直接接地方式,直接接地系统短路电流大,继电保护容易发现和隔离故障。10kV—66KV配电网均采取不直接接地方式,主要包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地(又称谐振接地)、中性点电阻接地、中性点经电抗接地等,农村10kV配电网以架空线为主,城区大部分采用电缆敷设方式,10kV配电系统常采用不接地系统。单相接地故障长时间不消除不仅威胁到设备的安全运行,而且容易造成电路的安全隐患(单相接地后引起中性点偏移,导致其它二相电压偏高),因此,10KV配电网一般都采用中性点小电阻接地方式。北京、上海、天津、广州、深圳等大城市目前全部都采用这种方式。配电网中性点小电阻接地方式由接地变、小电阻构成。因主变10 kV 侧为三角接线,需通过接地变提供系统中性点。接地变压器容量的选择应与中性点电阻的选择相配套,中性点接地电阻接入接地变压器中性点。接地变一般采用Z 型接地变,即将三相铁心每个芯柱上的绕组平均分为两段,两段绕组极性相反,三相绕组按Z形连接法接成星型接线。其最大的特点在于,变电站中性点接地电阻系统由接地变、接地电阻、零序互感器(有的配有中性点接地电阻器监测装置)等组成。
1、10KV中性点小电阻系统可及时调节电压。在配电网的整个接地电容电流中,含有5次谐波电流,所占比例高达5%~15%,消弧线圈在电网50Hz的工作环境下,对于5%~15%的接地点的谐波电流值受到影响,低于这个数值,不能正常运行。而通过小电阻的接地方式却能保持谐波电流值数值不变,保障电力系统输出的设备有效运转。
2、及时消除安全隐患。在配电网中,当接地电流量增加的时候电压不稳,或者发生短路等线路故障以后,小电阻系统会自动启动保护程序,立即切断故障线路,消除由于单相接地可能造成的人身安全隐患,同时也能够让电力工作人员快速排查线路故障问题,及时恢复供电。
3、增加供电的可靠性。目前,我们国家的电缆材质主要由铜芯,铝芯,当电缆线路接地时,接地残流大,电弧不容易自行熄灭,所以电缆配电网的单相接受地故障难以消除的。中性点经消弧线圈接地的系统为小电流接地系统,当发生单相接地永久性故障后,接地故障点的查找困难,单相接地故障点所在线路的检出,一般采用试拉接地手段。在试拉过程中,如果不及时检出故障所在路线,故障电弧不容易自行熄灭,容易扩大为相间短路。而小电阻接地方式可准确快速切除故障线路,提高了供电可靠性。
二、10kV配网中性点小电阻接地技术存在的问题
1、如今,随着城市配电网电缆化率的提高,当配电网发生单相接地故障时,导致通信质量受到影响,电路短路不能及时自熄,只能靠切断电源;在实际操作中,由于电缆的长度不确定,设计过程中,很难精确算出电缆的相关参数,容易引起误差,给电力部门的工作带来困难。。
2、目前由于技术的缺失,电力系统缺乏对单相接地故障的控制能力。常常会扩大为相间短路,消弧线圈接入系统受到限制,如果发生单相接地故障,弧光燃烧引起过电压,会造成电力设备的绝缘材料损坏,或者开关柜损坏,电缆绝缘体被击穿,发生漏电的事故,稍不注意,容易发生人身触电的事故,由于电力系统不能自动调节,如果不能及时切断电源,触电人员无法自救,长时间接受漏电流,难免发生人员伤亡的事故。
三、10kV配网中性点小电阻接地技术应用
1、降低电压。系统内部过电压水平随着IR 增加而降低(IR为单相接地故障情况下流过中性点电阻的额定电流)。但当IR>4IC以后,降低过电压的作用已不明显且经济投资相对提高。因此从降低系统内部过电压水平及两段母线并列运行时共用1台中性点电阻器来考虑,选配IR≈K×2×2IC(每段母线电容电流约为50A),K为考虑系统以后发展的裕度系数,取1~1.5。因此取单相接地故障时流过中性点电阻的额定电流为400 A。
2、加强继电的灵敏度。如果中性点小电阻接地过度电阻,继电的灵敏度便会降低,因此,从保护继电灵敏度的角度出发。电阻值越大,流过的电阻的电流反而越小,对继电的输入量则越好。按照正常的电力要求,单相接地故障电流远大于每条线路的对地电容电流,一般都能满足零序保护的灵敏度要求。因此,在设计的过程中一定要考虑这两方面的影响,选择较大的电阻电流。
3、提高通信质量。我国电力部门的相关协议规定,在通信电缆与大地间未装放电间隙时,危险影响电压不得大于430V,对高可靠线路要求不大于630V。因此,从这一方面考虑,为了保证通信质量,电流通过电阻一定是适中,不能让电流量过大。城市配电网发展过程中,结合自己本地的发展情况,人口经济密度,选择合适的电阻,可以从上海广州北京等大城市取经,如上海电网取1000A(6Ω),广州、深圳、厦门等取400A(15Ω),这些城市的电阻已经运行十多年了,在输出过程中没有出现对通讯线路造成不良影响的记录。
4、保障人身安全。流经接地体的电流越大,容易引起的故障概率就越高,因此,在设定中性点接地电阻的电流额度一定要越小越好,以免造成跨步电压,电势值超过标准范围。根据国家相关规定,电阻电流的跨步电压和接触电势选择在1000A下,因此选择400A的电阻额度对人身是没有危害的。根据电力部门的相关规定,超过10A的故障电流,必须立即切除故障,不能让电缆持续运行。因此,在设计电阻额度的时候,一定要选择电路的承受力度,以及电压的额度,减少故障发生的概率。
5、开发新的技术产品。目前我们的电力设备仍然有许多不完善的地方,需要我们去开发新技术,满足我国配电网现有的多中性点接地方式的技术,使之适应城市开发配网规划发展,满足新型接地方式的小型化、实用性、安全性更高的需求,又要满足相关电力产品的需求。近几年,通信技术的快速发展,有些10KV配电网的电线路改造已经有自动化建设,一些已经可以实现远程监控。相信在未来的时间里,随着科技的进步,这一问题也将得到彻底解决。
结语
希望电力部门在大力发展通信业务的时候,能够充分结合当地经济情况和社会情况,结合当地配电网的发展水平、电网结构的实际情况,因地制宜选择电网中性点接地方式,不仅能提高电力工作效率和经济效益。配电网中性点小电阻接地系统可有效解决不接地系统或经消弧线圈接地系统的问题,提高电网供电的可靠性,保证用电设备的安全运行。
参考文献
[1]付晓奇,徐粮珍,赵宝丽.10kV配网中性点小电阻接地技术与应用[J].电力系统保护和控制,2010(1)
[2]严宏,田学仁,周宏波.10kV配网中性点接地方式分析[J].湖北电力,2008(2)
[3]陈汝嵩.浅谈10kV配网中性点小电阻接地技术及应用[J].科技与生活,2012(12)
【关键词】配网;小电阻;技术;应用
近年来,随着我国城市建设和配电网建设的快速发展,小电阻接地方式因为能快速准确切断配电网故障路线,缩短了配电网故障排除的时间,提高了供电的安全性和可靠性,避免了10KV配电网系统因单相接地造成的电压升高导致供电设备损坏,容易造成的人身触电事故的发生,因此,该项技术受到电力部门的大力推广和应用。
一、10KV中性点小电阻的原理和优势
目前,我国电力系统主要有中性点直接接地方式和中性点不直接接线方式。110KV以上主要采取中性点直接接地方式,直接接地系统短路电流大,继电保护容易发现和隔离故障。10kV—66KV配电网均采取不直接接地方式,主要包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地(又称谐振接地)、中性点电阻接地、中性点经电抗接地等,农村10kV配电网以架空线为主,城区大部分采用电缆敷设方式,10kV配电系统常采用不接地系统。单相接地故障长时间不消除不仅威胁到设备的安全运行,而且容易造成电路的安全隐患(单相接地后引起中性点偏移,导致其它二相电压偏高),因此,10KV配电网一般都采用中性点小电阻接地方式。北京、上海、天津、广州、深圳等大城市目前全部都采用这种方式。配电网中性点小电阻接地方式由接地变、小电阻构成。因主变10 kV 侧为三角接线,需通过接地变提供系统中性点。接地变压器容量的选择应与中性点电阻的选择相配套,中性点接地电阻接入接地变压器中性点。接地变一般采用Z 型接地变,即将三相铁心每个芯柱上的绕组平均分为两段,两段绕组极性相反,三相绕组按Z形连接法接成星型接线。其最大的特点在于,变电站中性点接地电阻系统由接地变、接地电阻、零序互感器(有的配有中性点接地电阻器监测装置)等组成。
1、10KV中性点小电阻系统可及时调节电压。在配电网的整个接地电容电流中,含有5次谐波电流,所占比例高达5%~15%,消弧线圈在电网50Hz的工作环境下,对于5%~15%的接地点的谐波电流值受到影响,低于这个数值,不能正常运行。而通过小电阻的接地方式却能保持谐波电流值数值不变,保障电力系统输出的设备有效运转。
2、及时消除安全隐患。在配电网中,当接地电流量增加的时候电压不稳,或者发生短路等线路故障以后,小电阻系统会自动启动保护程序,立即切断故障线路,消除由于单相接地可能造成的人身安全隐患,同时也能够让电力工作人员快速排查线路故障问题,及时恢复供电。
3、增加供电的可靠性。目前,我们国家的电缆材质主要由铜芯,铝芯,当电缆线路接地时,接地残流大,电弧不容易自行熄灭,所以电缆配电网的单相接受地故障难以消除的。中性点经消弧线圈接地的系统为小电流接地系统,当发生单相接地永久性故障后,接地故障点的查找困难,单相接地故障点所在线路的检出,一般采用试拉接地手段。在试拉过程中,如果不及时检出故障所在路线,故障电弧不容易自行熄灭,容易扩大为相间短路。而小电阻接地方式可准确快速切除故障线路,提高了供电可靠性。
二、10kV配网中性点小电阻接地技术存在的问题
1、如今,随着城市配电网电缆化率的提高,当配电网发生单相接地故障时,导致通信质量受到影响,电路短路不能及时自熄,只能靠切断电源;在实际操作中,由于电缆的长度不确定,设计过程中,很难精确算出电缆的相关参数,容易引起误差,给电力部门的工作带来困难。。
2、目前由于技术的缺失,电力系统缺乏对单相接地故障的控制能力。常常会扩大为相间短路,消弧线圈接入系统受到限制,如果发生单相接地故障,弧光燃烧引起过电压,会造成电力设备的绝缘材料损坏,或者开关柜损坏,电缆绝缘体被击穿,发生漏电的事故,稍不注意,容易发生人身触电的事故,由于电力系统不能自动调节,如果不能及时切断电源,触电人员无法自救,长时间接受漏电流,难免发生人员伤亡的事故。
三、10kV配网中性点小电阻接地技术应用
1、降低电压。系统内部过电压水平随着IR 增加而降低(IR为单相接地故障情况下流过中性点电阻的额定电流)。但当IR>4IC以后,降低过电压的作用已不明显且经济投资相对提高。因此从降低系统内部过电压水平及两段母线并列运行时共用1台中性点电阻器来考虑,选配IR≈K×2×2IC(每段母线电容电流约为50A),K为考虑系统以后发展的裕度系数,取1~1.5。因此取单相接地故障时流过中性点电阻的额定电流为400 A。
2、加强继电的灵敏度。如果中性点小电阻接地过度电阻,继电的灵敏度便会降低,因此,从保护继电灵敏度的角度出发。电阻值越大,流过的电阻的电流反而越小,对继电的输入量则越好。按照正常的电力要求,单相接地故障电流远大于每条线路的对地电容电流,一般都能满足零序保护的灵敏度要求。因此,在设计的过程中一定要考虑这两方面的影响,选择较大的电阻电流。
3、提高通信质量。我国电力部门的相关协议规定,在通信电缆与大地间未装放电间隙时,危险影响电压不得大于430V,对高可靠线路要求不大于630V。因此,从这一方面考虑,为了保证通信质量,电流通过电阻一定是适中,不能让电流量过大。城市配电网发展过程中,结合自己本地的发展情况,人口经济密度,选择合适的电阻,可以从上海广州北京等大城市取经,如上海电网取1000A(6Ω),广州、深圳、厦门等取400A(15Ω),这些城市的电阻已经运行十多年了,在输出过程中没有出现对通讯线路造成不良影响的记录。
4、保障人身安全。流经接地体的电流越大,容易引起的故障概率就越高,因此,在设定中性点接地电阻的电流额度一定要越小越好,以免造成跨步电压,电势值超过标准范围。根据国家相关规定,电阻电流的跨步电压和接触电势选择在1000A下,因此选择400A的电阻额度对人身是没有危害的。根据电力部门的相关规定,超过10A的故障电流,必须立即切除故障,不能让电缆持续运行。因此,在设计电阻额度的时候,一定要选择电路的承受力度,以及电压的额度,减少故障发生的概率。
5、开发新的技术产品。目前我们的电力设备仍然有许多不完善的地方,需要我们去开发新技术,满足我国配电网现有的多中性点接地方式的技术,使之适应城市开发配网规划发展,满足新型接地方式的小型化、实用性、安全性更高的需求,又要满足相关电力产品的需求。近几年,通信技术的快速发展,有些10KV配电网的电线路改造已经有自动化建设,一些已经可以实现远程监控。相信在未来的时间里,随着科技的进步,这一问题也将得到彻底解决。
结语
希望电力部门在大力发展通信业务的时候,能够充分结合当地经济情况和社会情况,结合当地配电网的发展水平、电网结构的实际情况,因地制宜选择电网中性点接地方式,不仅能提高电力工作效率和经济效益。配电网中性点小电阻接地系统可有效解决不接地系统或经消弧线圈接地系统的问题,提高电网供电的可靠性,保证用电设备的安全运行。
参考文献
[1]付晓奇,徐粮珍,赵宝丽.10kV配网中性点小电阻接地技术与应用[J].电力系统保护和控制,2010(1)
[2]严宏,田学仁,周宏波.10kV配网中性点接地方式分析[J].湖北电力,2008(2)
[3]陈汝嵩.浅谈10kV配网中性点小电阻接地技术及应用[J].科技与生活,2012(12)