電力系統中性點接地方式是指電力系統星形接線電力設備的中性點與大地之間的連接方式。
中性點不同接地方式對正常穩态運行的電力系統是沒有影響的。
但當電網發生擾動或不正常狀況時,則不同接地方式的作用效果表現出來。
中性點接地方式涉及供電可靠性、電力設備絕緣水平、繼電保護設置與整定、人身與設備的安全性、電磁兼容性等。
中性點接地方式是電力系統中涉及面很廣的一個系統性、全局性問題。
二、接地方式的種類
中性點接地方式有:不接地(絕緣)、經電阻接地、經電抗接地、經消弧線圈接地、直接接地。
電力系統中性點接地方式可劃分為兩大類:有效接地方式和非有效接地方式。
有效接地方式又稱大接地電流方式;非有效接地方式又稱小接地電流方式。
非有效接地電網依靠中性點的高阻抗将單相接地故障電流控制在較小的數值。
大電流接地方式主要有:中性點直接接地方式、中性點經小電阻或小電抗接地方式。
小電流接地方式主要有:中性點不接地方式、中性點經消弧線圈接地方式和中性點經高電阻接地方式等。
接地阻抗或接地電流的大小是相對的,因而需要采用明确的指标來對兩種接地方式進行界定。
多數國家規定:凡是系統的零序電抗(x0)與正序電抗(x1)的比值≤3且零序電阻(r0)與正序電抗(x1)的比值≤1的系統,屬于有效接地系統;零序電抗(x0)和正序電抗(x1)的比值>3且零序電阻(r0)與正序電抗(x1)的比值>1的系統,屬于非有效接地系統。
我國也采用這種界定标準。
電力系統中性點接地方式是一個涉及電力系統許多方面的綜合性技術課題,對電力系統的設計和運行有着多方面的影響。
選擇接地方式,必須充分考慮地區特點、電網結構、供電可靠性、繼電保護技術要求、電氣設備的絕緣水平、過電壓水平、人身安全、對通訊的影響以及運行經驗、曆史因素等,通過技術經濟比較,加以确定 。
對于110kV及以上的電力系統,普遍采用中性點直接接地方式。目的是限制過電壓,降低系統絕緣水平,降低絕緣費用。
中壓配電網接地方式的選擇比較複雜,各國采用的方式不盡相同。
美國中壓電網以有效接地方式為主,中性點直接接地方式占72%。
英國66kV電網中性點采用小電阻接地方式,而33kV及以下由架空線路組成的配電網,中性點逐步由直接接地改為消弧線圈接地。
日本66kV配電網采用中性點電阻接地或消弧線圈接地;6.6kV電網采用不接地方式。
法國電力公司(EDF)在1990年前後開始對中壓電網中性點接地方式進行改造,将運行了30多年的大電流接地方式全部改為諧振接地方式。
我國配電網中,66kV和35kV電網主要采用中性點經消弧線圈接地方式,3kV~10kV電網則以中性點不接地方式,近年來逐步轉變為消弧線圈接地方式,個别地區采用小電阻接地方式。
三、接地方式的性能評價
正常運行的電力系統,無論何種接地方式都對其沒有影響。
但系統受到擾動或發生故障時,不同的接地方式将出現不同的情況。
對供電可靠性的影響
電力系統單相對地故障約占80%,而其中絕大多數故障都是瞬時性的。
架空線路中瞬時性故障約占單相接地故障的90%;電纜線路約占30%。
丹東某變電站2001年8月至2002年2月間瞬時性接地故障30餘次,無一次永久接地,對供電連續性沒有任何影響。
小電流接地方式發生單相接地故障時不需要繼電保護和斷路器動作,在系統和用戶幾乎無感覺的情況下,接地電弧自動熄滅,系統保持連續供電。
對于永久性單相接地故障,可以允許電網在一段時間内(一般2小時)帶故障運行。
大電流接地方式則不同,不論單相接地故障是瞬時性的,還是永久性的,都必須自動切除故障線路。
某地區供電局采用中性點低電阻接地方式,17個變電所完成中性點低電阻接地方式改造後,根據1992年和1993年的統計,10kV線路因單相接地故障動作跳閘354次,其中280次造成停電事故,占79%,重合成功僅74次,占21%。
對電網和設備安全的影響
小電流接地方式可以有效地限制單相接地故障電流的危害性,對電網和電力設備均可起到不同程度的保護作用。
減少對一次設備頻繁的短路電流沖擊;減少斷路器的遮斷次數和繼電保護的動作次數與誤動、拒動概率以及運行人員的誤操作概率;減輕設備的運行維護與檢修工作量。
對人身安全的影響
當大電流接地方式的電網發生單相接地故障時,在斷路器跳閘之前,由于接地故障電流很大,在故障點附近可能形成危險的跨步電壓和接觸電壓。對于城市電網,這種電壓的危險性很大。
電磁兼容性
當三相電力線路存在零序電流并通過大地返回時,就會對鄰近的電信線路産生磁感應耦合即磁的影響;當三相電力線路出現對地電位不平衡時,就會對鄰近電信線路産生容性耦合即電的影響。
對電信系統影響的程度可分為危險性影響和幹擾性影響。
按影響時間長短分為瞬時影響和長時間影響。
大電流接地系統單相接地故障對通信系統的影響是磁耦合瞬時危險性影響;
小電流接地系統單相接地故障對通信系統的影響是電耦合長時間危險性影響。
從電磁兼容角度看,低電阻接地方式更有利。通過提高非有效接地電網單相接地故障選線保護性能,盡快選出故障線路并盡快切除故障線路,可以大大減輕非有效接地方式對電信系統的不利影響。
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