论文部分内容阅读
摘 要：阐述了配电网中性点不同接地方式的运行特点，分析了不同中性点接地方式在配合中可能出现的问题及解决办法，并提出了该类设备日常运维应注意的一些事项。
关键词：配电网；接地方式；配合；变电运维
1引言
电力系统的中性点接地方式选择是一个复杂的系统工程问题，它与整个电力系统的绝缘水平、可靠性、人身安全、继保及通信等技术问题密切相关[1]。目前110千伏变电站中系统中性点接地方式主要为小电流接地方式，包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻接地和中性点混合接地方式，了解不同中性点接地方式的特点及其对变电运维人员是十分必要的，本文介绍了小电流接地系统的特点，在此基础上，分析了不同中性点接地方式系统环供中注意事项和运维要求。
2配电网中性点方式
2.1中性点不接地系统
中性点不接地系统，中性点与大地绝缘，当三相对称且各相对地电容相同情况下，中性点电位为0，发生单相故障时，相量图如图1所示。图中红色为故障前的相量，U’OB 、U’OC 分别为故障后B、C相对地电压，I’CC 、I’CB 分为别故障后B、C相对地电容电流，Is为流经故障点电流。
图1中性点不接地系统单相接地时相量示意图
中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压升高为线电压，故障相电压为0，中性点升高为相电压。单相接地电流为正常时对地电容电流的3倍。随着配网中电缆使用的越来越多，中性点不接地已不能满足实际要求。
2.2中性点经消弧线圈接地系统
中性点经消弧线圈接地系统又称为谐振接地系统，发生单相故障时如图2所示。发生单相发生金属性接地时，中性点电压升高为相电压，非故障相相电压升高为线电压，接地点电流为非故障相对地电容电流与消弧线圈中电感电流之和。该种接地方式能满足配网运行要求，但在实际中，发生单相接地，小电流选线系统不能正确选出故障线路，只能通过传统的拉路选线方式选出。
图2中性点经消弧线圈接地系统单相接地时相量示意图
2.3中性点经电阻接地
按照限制故障电流大小的要求，中性点电阻接地可以分为中性点经高电阻接地、中性点经中阻接地和中性点经小电阻接地[2]。
中性点经电阻接地系统，正常运行时，流经中性点接地电阻的电流为0，发生单相故障时，如图3所示。当系统发生单相接地故障时，中性点电压上升至相电压，非故障相相電压升高至线电压。中性点接地电阻与系统对地电容构成并联回路，中性点接地电阻作为释能元件和谐振阻尼元件，降低了中性点电位和故障相恢复电压的上升速度，抑制了电网过电压的幅值，减少了电弧重燃的可能性，形成了有效地零序电流路径。
2.4中性点混合接地方式
混合接地系统兼顾了消弧线圈接地和经电阻接地的优势，实际上可以看做一种经过改进的消弧线圈接地方式。如图4所示，小电阻开关K由智能控制器控制投切。正常运行时，控制器将消弧线圈调节到远离谐振点，确保系统不发生串联谐振，小电阻并未接入中性点，单相路发生单相接地时，通过自动跟踪快速调节消弧线圈进行补偿，使故障电流控制在一定数值内使电弧自熄，系统可继续运行。当发生永久性单相故障时，经过一定延时，将小电阻投入，从而抑制系统的间歇性弧光过电压，为系统故障选线提供明显的零序电流。
图3中性点经电阻接地系统单相接地时相量示意图
图4中性点混合接地系统结构示意图
对比分析上述小电流接地系统，中性点不接地系统，结构简单，运行方便，不需要附加设备，经济性好，发生单相故障时，接地电流小，瞬时故障时电弧一般会自动熄灭，随着电缆线路的快速增多，系统统电容电流急剧增大，由于中性点不接地系统发生弧光接地时无有效的释能通道，会产生弧光接地过电压或谐振过电压。中性点经消弧线圈接地系统接地点电流为非故障相对地电容电流与消弧线圈中电感电流之和，由于两者电流相位相反，相互抵消，使得接地点的总电流接近为0，可以使接地电弧自熄，使得过电压的时间大大缩短，但其补偿后的残流呈感性（过补偿），故障线路的零序电流是本身对地电容电流和接地残流之和，其方向时由母线流向线路，与非故障接地零序电流的方向一致，且残流数值较小，甚至会小于非故障线路的零序电流，所以很难根据零序电流方向或幅值来判别故障线路。中性点经接地电阻系统使得间歇性弧光接地过电压中的电磁能量通过接地电阻释放，降低了中性点电位和故障相恢复电压的上升速度，抑制了电网过电压的幅值，减少了电弧重燃的可能性，由于接地电流较大，会形成较大的跨步电压，且可能会对通信产生较大干扰。混合接地系统兼顾了消弧线圈接地和经电阻接地的优势，其缺点是投资成本大，控制复杂。
3 结束语
日常巡视的过程中，要加强对自动调谐设备的巡查，特别是夏天和新增出线后，要注意系统电容电流数值和消弧线圈补偿容量之间的关系，确保消弧线圈始终能够运行在过补偿状态，如发现电容电流已经超过消弧线圈的补偿能力要及时汇报。对于混合接地系统，在巡视过程中要密切关注小电阻开关控制回路，在发生短路故障后，检查小电阻是否正确可靠投入，如小电阻开关控制回路异常或小电阻开关本身机械故障，将使得小电阻无法正确可靠投入，混合接地系统就变成了经消弧线圈接地系统，从而导致与之匹配的保护不能正确动作。
参考文献：
[1]刘明岩.配电网中性点接地方式的选择[J].电网技术，2004，28（16）：86-88
[2]张志文等.配电网混合接地运行分析[J].电力系统及其自动化学报，2012，24（2）：47-52
作者简介：
李崭然（1985-）男，工程师，苏州供电公司，主要从事变电运维工作.
关键词：配电网；接地方式；配合；变电运维
1引言
电力系统的中性点接地方式选择是一个复杂的系统工程问题，它与整个电力系统的绝缘水平、可靠性、人身安全、继保及通信等技术问题密切相关[1]。目前110千伏变电站中系统中性点接地方式主要为小电流接地方式，包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻接地和中性点混合接地方式，了解不同中性点接地方式的特点及其对变电运维人员是十分必要的，本文介绍了小电流接地系统的特点，在此基础上，分析了不同中性点接地方式系统环供中注意事项和运维要求。
2配电网中性点方式
2.1中性点不接地系统
中性点不接地系统，中性点与大地绝缘，当三相对称且各相对地电容相同情况下，中性点电位为0，发生单相故障时，相量图如图1所示。图中红色为故障前的相量，U’OB 、U’OC 分别为故障后B、C相对地电压，I’CC 、I’CB 分为别故障后B、C相对地电容电流，Is为流经故障点电流。
图1中性点不接地系统单相接地时相量示意图
中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压升高为线电压，故障相电压为0，中性点升高为相电压。单相接地电流为正常时对地电容电流的3倍。随着配网中电缆使用的越来越多，中性点不接地已不能满足实际要求。
2.2中性点经消弧线圈接地系统
中性点经消弧线圈接地系统又称为谐振接地系统，发生单相故障时如图2所示。发生单相发生金属性接地时，中性点电压升高为相电压，非故障相相电压升高为线电压，接地点电流为非故障相对地电容电流与消弧线圈中电感电流之和。该种接地方式能满足配网运行要求，但在实际中，发生单相接地，小电流选线系统不能正确选出故障线路，只能通过传统的拉路选线方式选出。
图2中性点经消弧线圈接地系统单相接地时相量示意图
2.3中性点经电阻接地
按照限制故障电流大小的要求，中性点电阻接地可以分为中性点经高电阻接地、中性点经中阻接地和中性点经小电阻接地[2]。
中性点经电阻接地系统，正常运行时，流经中性点接地电阻的电流为0，发生单相故障时，如图3所示。当系统发生单相接地故障时，中性点电压上升至相电压，非故障相相電压升高至线电压。中性点接地电阻与系统对地电容构成并联回路，中性点接地电阻作为释能元件和谐振阻尼元件，降低了中性点电位和故障相恢复电压的上升速度，抑制了电网过电压的幅值，减少了电弧重燃的可能性，形成了有效地零序电流路径。
2.4中性点混合接地方式
混合接地系统兼顾了消弧线圈接地和经电阻接地的优势，实际上可以看做一种经过改进的消弧线圈接地方式。如图4所示，小电阻开关K由智能控制器控制投切。正常运行时，控制器将消弧线圈调节到远离谐振点，确保系统不发生串联谐振，小电阻并未接入中性点，单相路发生单相接地时，通过自动跟踪快速调节消弧线圈进行补偿，使故障电流控制在一定数值内使电弧自熄，系统可继续运行。当发生永久性单相故障时，经过一定延时，将小电阻投入，从而抑制系统的间歇性弧光过电压，为系统故障选线提供明显的零序电流。
图3中性点经电阻接地系统单相接地时相量示意图
图4中性点混合接地系统结构示意图
对比分析上述小电流接地系统，中性点不接地系统，结构简单，运行方便，不需要附加设备，经济性好，发生单相故障时，接地电流小，瞬时故障时电弧一般会自动熄灭，随着电缆线路的快速增多，系统统电容电流急剧增大，由于中性点不接地系统发生弧光接地时无有效的释能通道，会产生弧光接地过电压或谐振过电压。中性点经消弧线圈接地系统接地点电流为非故障相对地电容电流与消弧线圈中电感电流之和，由于两者电流相位相反，相互抵消，使得接地点的总电流接近为0，可以使接地电弧自熄，使得过电压的时间大大缩短，但其补偿后的残流呈感性（过补偿），故障线路的零序电流是本身对地电容电流和接地残流之和，其方向时由母线流向线路，与非故障接地零序电流的方向一致，且残流数值较小，甚至会小于非故障线路的零序电流，所以很难根据零序电流方向或幅值来判别故障线路。中性点经接地电阻系统使得间歇性弧光接地过电压中的电磁能量通过接地电阻释放，降低了中性点电位和故障相恢复电压的上升速度，抑制了电网过电压的幅值，减少了电弧重燃的可能性，由于接地电流较大，会形成较大的跨步电压，且可能会对通信产生较大干扰。混合接地系统兼顾了消弧线圈接地和经电阻接地的优势，其缺点是投资成本大，控制复杂。
3 结束语
日常巡视的过程中，要加强对自动调谐设备的巡查，特别是夏天和新增出线后，要注意系统电容电流数值和消弧线圈补偿容量之间的关系，确保消弧线圈始终能够运行在过补偿状态，如发现电容电流已经超过消弧线圈的补偿能力要及时汇报。对于混合接地系统，在巡视过程中要密切关注小电阻开关控制回路，在发生短路故障后，检查小电阻是否正确可靠投入，如小电阻开关控制回路异常或小电阻开关本身机械故障，将使得小电阻无法正确可靠投入，混合接地系统就变成了经消弧线圈接地系统，从而导致与之匹配的保护不能正确动作。
参考文献：
[1]刘明岩.配电网中性点接地方式的选择[J].电网技术，2004，28（16）：86-88
[2]张志文等.配电网混合接地运行分析[J].电力系统及其自动化学报，2012，24（2）：47-52
作者简介：
李崭然（1985-）男，工程师，苏州供电公司，主要从事变电运维工作.