1前言
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,某些城市及部分企業(yè)的供配電網(wǎng)已改變了過去以架空線路為主的局面,而是以電纜線路為主。同時,一些結構緊湊的封閉式設備(如SF6開關柜)、聚乙烯電纜及氧化鋅避雷器的廣泛應用,使原有的非有效接地方式,已不能適應當前電力系統(tǒng)的發(fā)展需要。
基于以上情況,我國個別地區(qū)的配電網(wǎng)絡中性點已采用經(jīng)低電阻接地的運行方式。這種接地方式可以降低單相接地時的暫態(tài)過電壓,消除弧光接地過電壓,使用簡單的保護裝置就能迅速選擇故障支路,消除故障。但是,隨著帶來線路跳閘頻繁、斷路器維護工作量的增大及人身觸電電流的增大,直接影響到供電系統(tǒng)的可靠性與安全性。
從國外電網(wǎng)的發(fā)展來看,美、日等國家采用低電阻接地方式居多,并認為低電阻接地是今后的發(fā)展趨勢。我國從西方國家引進的成套工廠設備,高壓配電系統(tǒng)都采用低電阻的接地方式。從國內(nèi)來說,目前電力系統(tǒng)正在制定電阻接地的有關措施,并將逐步實施。我們通過試驗研究后認為,采用中性點經(jīng)低電阻接地的方式,并不一定是適合我國城市或企業(yè)配電網(wǎng)發(fā)展的最佳方式;目前,電力系統(tǒng)尚有不同的觀點和做法。因此,我們將通過下面的模擬試驗,對中性點接地方式的有關問題作進一步的研究與探討。
影響中性點接地方式的因素很多,本文不可能對各種因素逐一全面研究,只能針對電纜供電的特點,著重對一些影響中性點接地方式的安全問題進行研究;主要對高阻接地情況下的參數(shù)選擇進行分析比較,以尋求更為合理的中性點接地方式。
2電網(wǎng)中性點經(jīng)高阻接地時的過電壓試驗
高電阻接地是這樣定義的:電力系統(tǒng)中性點通過一電阻接地,其單相接地故障時的電阻電流被限制到等于或略大于系統(tǒng)總電容電流,即IRN≥3IC0,
當發(fā)生電弧接地時,接地電流為Ijd=(1/RN+j3ωC0)UA=IRN+jIC
單相接地將使非故障相對地電壓升高3倍,變成線電壓;此時,電網(wǎng)的線電壓仍維持對稱狀態(tài),對負荷沒有影響。如果發(fā)生的是間歇性電弧接地故障,非故障相對地電壓將大大超過3倍,而且波及整個電網(wǎng),使那些絕緣薄弱環(huán)節(jié)相繼發(fā)生絕緣擊穿,使事故擴大。
試驗時,在高壓模擬電網(wǎng)(3.3kV)上用低阻尼電容分壓器、磁帶記錄儀記錄過電壓信息,由計算機采集分析系統(tǒng)采集記錄在磁帶儀上的過電壓信息并加以分析。
過電壓波形特點分析(皆在A相發(fā)生間歇性電弧接地):
(1)相對地過電壓線間電容降低過電壓作用不明顯,A相接地時C相過電壓高于B相。過電壓倍數(shù)與中性點電阻值有關,RN>1/3ωC0時,過電壓明顯增加;RN=1/3ωC0時過電壓降低;當RN=1.8kΩ>>1/3ωC0時,故障相最高過電壓達2.1Vxg(Vxg表示正常供電時的相對地電壓峰值),健全相最高過電壓達3.4Vxg;當RN=237Ω≈1/3ωC0=232Ω時,故障相過電壓≯2.2Vxg,健全相過電壓≯1.3Vxg。
(2)相間過電壓低于相對地過電壓。
(3)最大過電壓發(fā)生時刻在接地相工頻電壓幅值附近。
(4)熄弧性質(zhì)高頻和工頻兼有,接地電流較大時熄弧困難。
(5)波頭長度及過電壓振蕩頻率高頻振蕩頻率約在3000~4000Hz之間(與試驗電路有關)。
(6)中性點波形間歇性重燃時V0為衰減的梯形波疊加高頻振蕩,即中性點積累的電荷經(jīng)電阻RN泄放較快;試驗中最大過電壓在1.5~3.5Vxg之間。
(7)從試驗中可以看出,基本上是每半個工頻周期發(fā)生一次燃弧,每相及中性點電壓都有明顯的振蕩;當發(fā)生間歇性燃弧時,隨著中性點電阻值的減小,中性點電位在半個工頻周期內(nèi)衰減加快,即系統(tǒng)能量泄放較快,從而有效地降低了各相及中性點的過電壓幅值。
試驗表明,中性點電阻對串聯(lián)諧振過電壓與間歇性電弧接地過電壓起到了很好的抑制作用。當RN=1/3ωC0時,中性點位移電壓在半個周期內(nèi)降到原來的4.32%,這就降低了故障相上的最大恢復電壓數(shù)值,使電弧重燃不致引起高幅值的過電壓,但接地點的電流增加較大。取RN=2/3ωC0,將大大減小接地點的電流,此時中性點電位在半個工頻周期內(nèi)衰減較小,降到原來的20.8%。電阻的存在,大大降低了故障相恢復電壓的上升速度,減少了電弧重燃的可能。