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配電網(wǎng)中性點經(jīng)高阻接地安全性能的分析

  
評論: 更新日期:2011年04月07日


  
  試驗中,每次燃弧基本上都是在故障相電壓的最大值處發(fā)生,及恢復(fù)電壓達到最大且大于介質(zhì)恢復(fù)強度時,發(fā)生擊穿而使電弧重燃。
  
  從試驗結(jié)果分析看,RN的值越大,電弧重燃越易,且電弧能量也較大;隨著RN值的減小,燃弧變得較難,電弧能量也逐漸減小,這與理論分析相符。電網(wǎng)中性點經(jīng)高阻接地后,對電弧接地過電壓和串聯(lián)諧振過電壓有較大的抑制作用,從而有效地防止了異常過電壓對電機、電纜絕緣的危害,保證了用電設(shè)備的安全運行。當(dāng)接地故障電流較大時,持續(xù)的故障電流所引起的熱效應(yīng),會使電纜在接地故障處的相間絕緣因過熱燃毀而發(fā)展為相間短路。所以,當(dāng)電網(wǎng)的電容電流較小時,應(yīng)采用中性點經(jīng)高阻接地的方式;尤其是對高壓電動機的電纜線路較多且運行多年的老電網(wǎng),由于電動機和電纜絕緣都已降低和老化,容易受異常過電壓的破壞,將這類電網(wǎng)的中性點改為經(jīng)高阻接地時非常適合的。只要中性點電阻選擇合適,即使電網(wǎng)參數(shù)發(fā)生變化,也不需要再調(diào)節(jié)電阻值,且運行簡單,效益顯著。
  
  中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)的另一個突出優(yōu)點是易于實現(xiàn)選擇性的繼電保護。
  
  3中性點電阻值的選取原則
  
  根據(jù)電網(wǎng)的實際情況。安全電阻值的選取一般應(yīng)考慮以下幾個問題。
  
  3.1過電壓的限制水平及降低人身觸電的危險
  
  只要RN≤1/3ωC0,弧光接地過電壓被限制在2.2Uxg以下,對不同的系統(tǒng),C0不同,RN取值不同,一般在100Ω以上。它屬于高阻范圍,對RN無論是低阻(RN=10Ω)還是高阻(RN=100~400Ω)都能達到抑制電壓互感器(PT)諧振過電壓和斷線諧振過電壓的目的,當(dāng)然,RN越小,過電壓水平越低。但同時應(yīng)兼顧對通過人體的接地電流不造成明顯的增加。
  
  運用戴維南定理,對圖3的電網(wǎng)情況轉(zhuǎn)化成為下邊的等效電路圖;此時的等效開路電壓等于人身未觸電以前A相的對地電壓(UA),而等效阻抗Z等于三相電網(wǎng)對地的絕緣電阻r和電容C與中性點接地電阻RN并聯(lián)后的數(shù)值,人身電阻為RR。然后,根據(jù)等效電路圖,即可求得通過人體的接地電流IR。
  
  可以看出,由于RN的接入,r和3RN是并聯(lián)關(guān)系,相當(dāng)于把電網(wǎng)對地的絕緣電阻值減小了。因此,人身觸電電流將隨RN的變化而變化;當(dāng)C0一定時,也有某一個電阻r使人身觸電電流值為最小。也就是說,當(dāng)r和C0一定時,改變RN的值,將會在某一個RN的條件下,人身觸電電流值為最小。圖4的實測曲線,說明了人身觸電電流隨RN的變化規(guī)律。由此可見,在r和C0一定的條件下,接入RN總會使人身觸電電流值減小,而不是增大,對安全是有好處的。但是,也應(yīng)該看到,RN的變化,實際上對人身觸電電流的影響很??;因為在電容值較大的情況下,起決定作用的仍然是電容電流。
  
  隨著RN的增大,IR趨于穩(wěn)定,在合適的范圍內(nèi)選取RN值,IR增加不明顯。圖5進一步說明了人身觸電電流隨絕緣電阻r和電容C的變化規(guī)律。表1說明了電網(wǎng)3300V電壓下,隨著中性點電阻RN的增加,人身觸電電流減小的趨勢。
  
  3.2單相接地電流的限制水平
  
  RN越小,則Ijd越大。
  
  按單相接地電流選取RN,應(yīng)保證最大的接地電流滿足開斷容量的要求,且留有一定的裕度。一般應(yīng)控制單相接地電流小于三相短路電流,最小單相接地電流應(yīng)滿足接地繼電器靈敏度的要求。
  
  在電網(wǎng)中性點經(jīng)低阻接地時,發(fā)生單相接地,保護裝置動作并立即跳閘;而高阻接地則允許帶接地運行1~2h。所以采用高阻接地方式,通常并不要求發(fā)生接地故障時立即切除故障,因為接地電流被限制到很小,保護裝置只是檢測故障并發(fā)出信號,這對“連續(xù)生產(chǎn)”的企業(yè)是很重要的。
  
  4結(jié)論
  
  (1)從過電壓情況來看,中性點不接地方式最高,對于電氣設(shè)備的絕緣有較大的威脅;采用消弧線圈的接地方式,仍不能減小電弧接地過電壓,因而最好采用中性點經(jīng)高電阻接地方式。
  
  (2)從實現(xiàn)繼電保護的難易程度看,中性點不接地方式比較難,若采用消弧線圈接地方式則更難;因此最好采用中性點經(jīng)高電阻接地方式。
  
  (3)從人身安全的角度看RN=1/3ωC0,人身觸電電流將要大大增加,對安全不利;不僅如此,單相接地電流增大,對安全也沒有好處,將會增加煤礦瓦斯煤塵爆炸的可能性。因此,對于煤礦井下來講,最好是RN取較大數(shù)值。
  
  (4)電網(wǎng)中性點接地方式是一個涉及到電力系統(tǒng)許多因素的綜合問題,在選擇中性點接地方式時,應(yīng)充分考慮國情、本地區(qū)特點、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電可靠性、設(shè)備與線路的絕緣水平、人身安全及對通信線路的干擾等因素,通過技術(shù)經(jīng)濟比較,選擇合理的中性點接地方式。

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