消弧线圈串电阻（精选4篇）
消弧线圈串电阻 篇1
引言
我国大部分配电网使用的都是中性点不直接接地系统, 在此系统中, 发生单相接地故障时的短路电流非常小, 所以又可以把它称之为小电流接地系统。它包括中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统。根据现场的操作经验, 单相接地故障在小电流接地系统中发生故障的几率最高, 大约90%左右, 系统可以保持线电压的对称性, 不影响连续供电至负载, 并且故障电流很小, 没有必要立即跳闸, 规程规定能够继续使用1~2h, 从而大大提高了供电的可靠性。但是随着电缆线路的增多和电网的不断扩大, 系统对地电容电流增加, 电弧难以熄灭, 单相接地后流过故障点的电流比较大, 在接地点出现间歇性电弧, 导致过电压, 引起非故障相对地的电压急剧增大。在过电压的电弧接地的作用下, 可能会损坏绝缘体, 导致两个或多个点的短路。同时容易让电磁式电压互感器的铁芯达到饱和, 从而引起铁磁谐振过电压, 导致跳闸, 事故率明显上升。所以, 准确找出故障电路, 提高供电的可靠性, 具有十分重要的意义。
1 中性点不接地系统的选线方法
当中性点不接地系统出现单相接地故障的时候, 假设A相为发生接地, 如图1所示。
经过对图1的分析可以得出以下结论: (1) 中性点不接地系统出现单相接地故障后, A、B、C三相的电压分别为Ua、Ub、Uc。因此, 故障相A对地的电压为0, 其余两点的对地电压比正常的电压高根号三倍, 与正常电网运行电压相等, 线电压可以保持对称。 (2) 非故障线路和故障线路出现零序电流。 (3) 故障线路的电流比零序电压小90度, 非故障线路的零序电流比零序电压大90度, 所以二者相差180度。 (4) 接地故障的地方的电流是其余所有电路的电流之和, 并且超过90度。
综上所述, 中性点不接地系统经常使用目标电流与零序电流的比幅来进行选线。先把目标与零序电流相比较, 挑选幅值较大的作为候选线路, 如果某条线路的相位与其他线路的明显不同, 则为故障线路;如果所有线路相位相同, 就说明是母线出现故障。值得注意的是, 该方法不适用出现数过少、线路长短相差悬殊的线路。除此之外, 还可以使用注入谐波法、有功功率法、首半波比相等方法进行选线。
2 中性点经过消弧线圈接地系统的选线方法
当单相接地故障在中性点经消弧圈接地系统发生故障的时候, 假设A相为发生接地, 如图2所示。
经过对图2的分析可以得知:消弧线圈的电流会在流经故障相之后折回, 接地点的电流会增加。由于电容电流与电感电流相位相反, 所以二者发生抵消作用, 使得经过接地点的电流为零, 从而使电弧自然熄灭。一般都会使用过补偿的方法, 此时流经故障点的电感电流比电容电流大, 补偿后的残余电流呈感性。此时的母线处故障零序电流是接地点残余电流和本身对地电容电流总和, 它的方向是经过母线流向其他线路, 与正常线路电流的方向相同, 因此不能据此判断故障线路。由于补偿幅度不大, 只有5~10%, 所以导致残余电流数值非常小, 故障线路的零序电流会小于非故障的线路的电流, 因此也难以根据零序电流来判断故障线路。此时就可以使用五次谐波法进行线路的选择。单相接地时, 故障线路五次谐波的零序电流是所有正常线路五次谐波的零序电流的总和, 而正常线路五次谐波的零序电流与之恰恰相反。换言之, 借此可以做出判断。
使用五次谐波的方法选线虽然可以消除消弧线圈的影响, 但是实际使用效果并不是很理想, 主要是因为发生单相接地的时候, 零序电流常常很小, 但是非正常线路电流中的五次谐波的含量比零序电流的含量还要小 (多数小于10%) , 并且接地情况十分复杂, 使得小电流接地系统中谐波的污染日益严重, 经过数字滤波方法得到的五次谐波的相位、大小非常不稳定, 所以误判率十分高, 尤其是在高额电阻接地时更加严重。因此, 选线装置经常出现选线不正确的现象在安装中性点经消弧线圈接地系统中屡见不鲜。
3 并联电路中值电阻选线的方法
如今, 并联电路值电阻选线法是上海松江供电分公司在经消弧线圈接地系统中使用最多的方法。这种方法原理就是在消弧线圈旁使用开关连接一个并联电阻, 发生单相接地后, 假若是瞬时性的接地, 消弧线圈会对电容电流快速反应并进行补偿, 将残余电流控制在一定的安全范围之内, 让电路通畅, 故障可以自行消除。假若是永久性的接地故障, 必须子啊装置安装之后, 经过延时处理 (通常设置为10s) 之后, 接入并联中的电阻 (接入的时间应小于1s) , 根据零序电流测量的变化情况进行选线, 选线过程结束之后, 快速跳开中值电阻。在单相接地消弧线圈中接入中值电阻的等效电路如图3所示。
通过对图3分析可以得出:在先弧线圈中接入中值电阻的方法综合电阻接地法和中性点消弧线圈接地法两种不同方法的优点。既能够降低接地点的残余电流, 又可以保持电阻接地的方法能够准确进行选择线路的优点, 控制弧光接地的过电压, 对于提高供电的可靠性来说, 句很非常高的实用价值。
4 使用小波分析法进行选线
小波分析进行选线的方法:单相接地时, 故障电流和电压的暂时状态过程持续时间段, 而且含有大量的特征量, 并且稳态的数值会变小。小波分析能够对故障信号进行准确的分析, 尤其是对文弱信号和暂时状态突变信号的变化十分灵敏, 可以有力的提取出故障的特点。使用小波变换技术可以把一个信号划分为多种不同位置和尺度的小波的综合, 使用恰当的小波的基波函数对于暂时状态零序电流的代表分量实行小波变换之后, 能够清晰辨认出故障线路上暂时状态零序电流的波形相位的特点, 与其他线路的故障特点值做比较, 当中故障特征最明显的就是故障线路。使用小波变换技术分析单相接地故障的暂时状态特征, 能够准确找到故障线路, 灵敏度十分高。屏幕上的小波分析法的分辨率并不是一成不变的, 而是随着频率的变化而产生不同的变化, 按照不同的接地方法选择能量聚集的不同的频率带当作选线频带;对于中性点经消弧线圈接地的电路, 一定要选择能量巨大的高频率频带。使用模值比较和波形识别的故障选线的逻辑进行判决, 最后找出选线的序列。采用恰当的小波函数与小波对暂时状态零序电流实行小波交换, 依照故障线路上, 暂时状态零序电流的电流幅值络线比健全线路高的特点而且两者极性恰恰相反的关系选择正确的故障线路。小波分析法选线的优点:这种方法对中性点经消弧线圈接地和中性点不接地的线路都使用;这种方法尤其使用于故障的波形杂乱、故障的状况复杂的情况, 这和稳定状态变量的选线方法形成的优势互补。因为小波分析技术使用的暂时状态的信号受故障时刻、过度电阻等诸多因素的影响, 使用暂时状态的信号多呈非平稳性、随机性和局部性等特点, 也有一定可能出现暂时状态过程不清楚的状况, 并且极易受到感染信号的影响, 所以小波分析法应该与其他方法结合使用, 才能达到效果的最优化。
5 新型的暂态法
在故障发生前的稳定状态到故障发生后的稳定状态的过程中存在一个过渡过程, 即暂态, 使用暂态信号进行选线的方式称之为暂态法。暂态的零序电流不受先弧线圈的影响、频率高、抗干扰能力强、电流幅值大, 常被用作选线的最佳选择。
从中性点不接地系统或谐振接地系统, 直到全部线路的第一次串联的谐振频率间, 每一条出线才能够使用集中参数电容来实现等同效果, 相对应的零序电流才会具备明显的分布规律:故障线路极性、幅值最大和健全及流向线路恰巧相反。应该消除干扰信号, 并给出零序电流的特征、暂时状态的零序电压频段内暂时状态电流极性、幅值比较和暂时状态无功功率的指示等选线的方法。
对稳定性的接地故障来说, 暂时状态过程的持续时间一般较短, 大概在2ms以内, 对装置的要求高, 装置必须要具备较快的反应速度来做出反应。而对于间歇性的弧光接地故障来说, 暂态出现的频率增加, 这种方法可以利用的信息量也大幅增加。
6 结束语
本文针对消弧线圈并联电阻的小电流接地的主要故障进行了简要分析, 通过建立线路的仿真模型, 设置相应的线路的参数, 仿真不同电阻情境下, 非故障线路与故障线路的并联电阻前后系统的零序电压、零序电流的有功分量和零序电流的变化, 重点介绍了几种常用的解决措施, 能够极大的提高选择线路方法的准确性和提供电量的可靠性。
摘要：本文主要介绍了经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统中普遍使用的接地选线方式的优缺点和原理, 从而提出经消弧线圈接地系统在发生单相接地故障的时候, 采用瞬时投放并联中电阻选线的新方案。通过实际运行经验和计算分析表明, 这种线路选择模式可以大大提高所选择的单相、永久接地故障选线的准确性。
关键词：消弧线圈,并联电阻,小电流接地系统,接地选线对策
参考文献
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消弧线圈串电阻 篇2
目前中国6 k V~35 k V配电网大多数采用小电流接地方式, 即中性点非有效接地方式。近年, 中国经济社会发展和人民生活水平的迅速提高, 电容电流有很大的增加, 进而降低电力的可靠性会影响电网安全质量。单相接地故障是配电网中最主要的线路故障形式, 因而选择适当的配电网中性点接地方式是关系到电力系统运行可靠性的重要保证。近年来, 中国10k V系统电网中性点接地方式主要采用小电阻接地和消弧线圈接地两种, 本文通过分析二者的优点和缺点, 提出消弧线圈和小电阻合一接地方式的设计探讨, 阐述该接地方式优点及合理性, 之后解释消弧线圈和小电阻一体化接地系统对单相接地故障的处理过程。提出实现该接地方式的技术关键与难点, 进而论述减少了对电网的冲击, 有效提高了供电的可靠性、安全性和供电质量。证明此种接地方式的选择是合理的, 下面就相关问题进行论述。
1 消弧线圈和小电阻接地方式的论述
1.1 消弧线圈接地方式优点和缺点分析
消弧线圈是安装在变压器中性点的电感线圈, 当系统发生单相接地故障时, 其产生一个感性电流, 用来补偿单相接地故障产生的容性电流。采用该接地方式, 当线路发生单相接地时, 消弧线圈产生的电感电流对接地产生的电容电流进行补偿, 使接地点流过的电流值减小到能自行熄弧范围, 由于接地电容电流获得补偿, 系统单相接地故障还可连续运行2 h。故变压器中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性较高, 中性点经消弧线圈接地的特点有:
a) 单相故障发生后产生容性电流, 消弧线圈产生的感性电流会补偿该容性电流, 当感性电流补偿容性电流值10 A以下时, 故障点接地电流电弧可自行熄灭并避免重燃;
b) 接地工频电流和地电位降低, 减少了跨步电压和接地电位差, 可以大辐减少对低压设备的冲击及对信息系统的干扰;
c) 若发生单相接地故障, 非故障相对地电压升高至倍, 电容电流一旦过大且长时间运行时, 接地点电弧不能自行熄灭, 它会击穿电网中的绝缘薄弱环节, 若不及时处理, 进一步会发展为相间短路, 使事故扩大, 对整个电网绝缘都有很大危害, 当系统发生永久性接地故障时, 系统采用消弧线圈接地后, 由于迅速补偿接地电流, 使各线路的零序电流值迅速降低, 国内现有接地选线装置选线准确率不高, 影响运行人员快速隔离接地线路。
1.2 小电阻接地方式优点和缺点分析
近年来, 大城市新发展的10 k V配电网主要采用地下电缆, 使对地电容电流大大增加, 一般认为通过中性点电阻电流10 A~100 A时为小电阻接地方式, 可用以泄放线路上的过剩电荷, 降低弧光接地电压倍数, 中性点经小电阻接地的特点有:
a) 接地时, 由于流过故障线路的电流较大, 配置零序过流保护具有良好的灵敏度, 可以迅速切除接地线路;
b) 中性点接地电阻是耗能元件, 是电网对地电容中能量 (电荷) 的泄放通道, 又是系统谐振的阻尼元件, 单相接地故障时, 通过故障点的电流较大, 利用继电保护迅速切除故障线路;
c) 在小电阻接地系统中, 当接地电弧第一次自动熄灭后, 健全相电压不升高或升幅较小, 对设备尽缘等级要求较低, 其耐压水平可以按相电压来选择;
d) 当系统发生单相故障时, 无论是永久性还是瞬时性的, 均作用于跳闸, 故线路跳闸次数较多, 严重影响用户的正常供电, 使其供电的可靠性下降;另一方面, 当架空绝缘导线断线, 裸导线断线接触的是干燥地面时, 零序电流小, 零序保护灵敏度下可能保护不动作, 将使接地点及四周的尽缘受到更大的危害, 导致相间故障发生。
2 消弧线圈和小电阻合一接地方式的工作原理
2.1 消弧线圈和小电阻合一系统的结构和组成
消弧线圈和小电阻合一系统的结构和组成见图1。
接地变压器:对于10 k V配电网, 因变压器绕组为Δ, 需要用接地变压器制造中性点。为降低零序阻抗, 接地变压器采用Z形接线, 应根据需要可带适当的二次容量以代替站用变。
可控电抗器:可控电抗器可充分利用当前智能化快速消弧系统中有关可控电抗器的核心技术。可控电抗器本体为1台高短路阻抗变压器, 该变压器短路阻抗高达100%, 一次绕组接在系统中性点, 有2个二次绕组。二次绕组与控制柜相连, 控制柜内装配大功率可控硅及相应的滤波装置, 具有调节范围大, 连续可调, 在任何时候可迅速退出, 无需阻尼电阻等优点。
可控小电阻:由传统小电阻和高压开关串联而成, 小电阻由不锈钢合金制造, 可受控制屏控制。
控制屏:安装于主控室, 是可控型小电阻接地一体化装置的中心控制部分, 完成系统的各种控制指令。
2.2消弧线圈和小电阻合一接地方式的单相接地故障的处理工作原理
消弧线圈和小电阻合一接地方式对配电网单相接地故障的处理过程如下:当配电网发生接地故障时, 消弧线圈和小电阻合成一套装置检测电网电容电流值来测算出需要补偿的电感电流, 控制可控电抗器输出补偿电流。一般瞬时性接地故障由电感电流补偿后, 电弧熄灭, 接地故障自动消除, 则成套装置自动退出补偿状态, 系统恢复正常运行, 从而避免了出现小电阻接地方式中一有故障立刻跳闸使得线路跳闸率高的情况。对于可控电抗器补偿10 s后线路接地故障仍然存在的, 则该系统可认为发生了永久性接地故障, 成套装置会自动闭合高压开关投入小电阻, 此时故障电流较大, 可通过馈线零序电流保护动作, 靠开关跳闸切除故障线路。投入小电阻后, 控制可控电抗器退出补偿, 故障线路切除后, 系统恢复正常运行, 接地成套装置自动闭合高压开关退出小电阻, 电阻的投入实现了准确快速隔离故障线路, 避免了故障扩大化。
可控型电阻接地成套装置对于配电网单相接地故障的综合处理方式, 对于瞬时性线路接地故障由可控电抗器输出补偿, 使得接地电弧能够快速熄灭, 解决了小电阻接地中跳闸率高的缺点, 是对目前小电阻接地方式的重大改进。
3 消弧线圈和小电阻合一接地系统的技术关键与难点
3.1 接地电阻系统的启动条件
在10 k V的小电阻接地系统中, 保护整定值为零序电流60 A左右, 接地电阻16Ω, 折算成中性点电压应为900 V, 即系统额定电压的约15%, 可按照该值来设定可控型电阻接地系统的动作启动电压, 也可以按运行习惯设定启动电压。
3.2 瞬时性接地和永久性接地故障的界定
根据对多个地区的变电站单相接地故障统计数据来看, 配电网单相接地时间超过10 s的故障只占总接地故障的10%~15%左右, 大部分是时间短暂的接地故障, 这也从一个方面证明了小电阻接地跳闸率高的原因。因此将投入小电阻的时间应设定在接地开始后5 s~10 s为宜, 这样可避免大部分的跳闸, 达到了降低跳闸率高的目标, 同时, 由于可控电抗器工作时间短, 在保障电抗器绝缘距离的情况下, 其体积大为缩小, 与同容量谐振接地中要求的可控电抗器相比体积只有其一半左右, 能够节省变电站的用电空间, 使设备的安装布局更为紧凑。
3.3 与继保装置的配合问题
在消弧线圈和小电阻合一接地系统中, 10 k V线路的零序保护定值大小可以与采用小电阻接地方式的定值一致, 由于该装置已有效消除了瞬时性接地故障, 则线路的保护装置可以不需要投入重合闸功能, 避免重复操作断路器。
现有线路的零序保护的整定值要防止干扰及躲过一部分瞬时性接地故障, 故需设置一定的延时, 当采用消弧线圈和小电阻合一装置作为配电网接地设备时, 由于其补偿了瞬时性接地故障使其自动消除, 因而馈线零序保护的动作时间完全可设定小于1 s。小电阻流过大电流时间大为缩短, 既有效延长了小电阻的使用寿命, 又起到保护接地变压器的作用 (小电阻在工作状态时电流非常大) 。
4 结语
消弧线圈串电阻 篇3
城市电网中电缆的使用很大程度上提高了配电网供电可靠性, 但是同时会导致导致电力系统电容电流过大的问题, 严重时会影响配电设备的安全运行以及整个电网的正常供电功能。为了解决该问题, 目前我国在35k V配电网中主要采用中性点不接地方式、小电阻接地方式、经消弧线圈接地方式三种较传统的方法以及方法中性点经消弧线圈加并联选线电阻的接地方式这一比较新的方法。
1 不同接地方式的特点
1.1 中性点不接地方式
中性点不接地方式能够保证系统的对地电容电流控制在10A以下, 结构简单, 发生单相接地故障时还能不间断供电而且对低压电网的反击和通信影响比较小。但过电压水平高, 对弱绝缘击穿概率大而且因为难以准确排查故障发生点, 不能迅速切从而发生短路。因此这种接地方式仅适用于电容电流较小的农村配电网。
1.2 中性点经消弧线圈接地方式
消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后, 消弧线圈提供电感电流对故障点流过的电容电流进行补偿, 使其降低至10A以下, 防止弧光过零后重燃, 使电弧很快熄灭, 从而防止事故更加严重。同时当消弧线圈电感电流接地或等于电容电流时, 可以减少产生弧光接地过电压的机率, 还可以抑制过电压的辐值, 减小故障相电压的恢复速度, 同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用等。这种接地方式的优势在于消弧线圈使电弧自熄后, 接地故障可以自动被清除;在故障存在的条件下可以正常运行2h等。但是中性点经消弧线圈接地方式对设备绝缘水平要求较高;系统有可能因运行方式改变造成欠补偿从而引发谐振过电压;集中补偿容量不够;选线复杂、控制回路可靠性差, 实际运行差强人意。这种接地方式主要适用于电容电流较大、架空和电缆混合的城市配电网。
1.3 中性点经小电阻接地方式
顾名思义, 中性点经小电阻接地方式是中性点经过一个很小的电阻接地, 这种方式一般用在10k V的电缆线路、不容易发生瞬时性单相接地故障的、系统电容电流比较大的城市配电网、发电电厂用电系统以及大型的工矿企业。其原理是在电弧过零熄灭以后, 利用电阻的阻尼和耗能的作用将零序残压通过电阻提供的通路排放掉, 从而当下一次的电弧的过电压幅度值和正常情况下发生单相接地故障的情况相同, 不会产生很高的过电压。该种接地方式的优势在于可以降低工频过电压, 单相接地故障时非故障相电压小于3相电压, 而且持续地时间非常短;可以有效限制弧光接地过电压, 当下一次燃弧时不会产生很高的过电压;能够有效地消除系统中的各种谐振过电压;降低操作过电压;提高系统安全的水平、降低人身伤亡事故等等。但是缺点有:接地电位由于接地故障的大电流上升地比较高;切除接地故障的线路会切断供电。
需要注意的是这种接地方式的电阻值要根据系统电容电流来确定和选择, 必须要根据电网的实际运行情况, 综合考虑继电保护灵敏度、对通信和人身安全等方面的影响等等因素。
1.4 中性点经消弧线圈并联电阻接地方式
消弧线圈并联电阻接地方式的元件主要包括自动调谐消弧线圈、控制器、可调电阻器和检测元件等。当系统运行不正常时, 例如发生单相接地故障时, 开始时并联电阻不接入系统, 消弧线圈充分发挥作用, 延迟一段时间后若零序电压仍然存在, 则控制器发出指令接入并联电阻, 此时电阻上会产生较大的电流流过接地点和接地线路, 并且经过零序电流互感器进入到继电器中, 使其动作跳开接地线路。这种接地方式主要应用于电容电流较大、架空和电缆混合的城市配电网, 以及电容电流不太大但以架空为主的农村配电网, 还有以电缆和架空混合城市配电网。接地方式如图1所示。
2 中性点经消弧线圈并联电阻接地方式的优点
2.1 安全可靠性
在单相接地中, 永久性接地必须在停电以后才能排除, 瞬时接地则不需要。而中性点经小电阻接地系统若采用单相接地, 不论是瞬时接地还是永久性接地, 就会马上切除掉故障的线路, 这样会影响供电的可靠性, 因此就需要建设双回路或是环网供电, 还要求配备质量性能等比较好的开关设备和备用电源, 防止频繁地跳闸。中性点经消弧线圈接地系统单相接地后可以彻底消除故障, 但是对于一些永久性的故障却起不了任何作用。将这两种方法结合起来不仅可以在瞬时接地时用消弧线圈消除电弧, 从而消除故障;还可以检测出永久性故障, 接入小电阻利用其瞬时切除故障的特性消除故障, 减少故障电网的运行时间, 并且减少在处理的时候所发生的一些短路的事故, 因而能够保障电网和设备的安全和可靠性。
大多数认为该种接地方式不能用于电缆线路, 因为电缆线路的故障要么是永久性故障要么就是相见短路, 消弧线圈不能起到任何消除故障的作用。但事实上, 根据一些研究数据分析可得出在电缆中经常会发生一些瞬时单相接地故障, 而且主要发生在电缆接头和一些连接的地方, 而且由于施工质量比较差, 接头处很容易进水导致水树枝故障, 而经消弧线圈接地方式能够有效地控制这些故障的破坏程度, 防止其发生瞬时短路;此外还能于是一些开始于电缆内部的接地故障, 便于工作人员及时发现和处理, 从而避免一些事故的发生。
2.2 设备和线路的绝缘水平
中性点经消弧线圈接地系统在发生永久故障时, 接地故障电流是非常小的, 电流太小会造成快速排出故障点的难度增大, 因此系统设备就可能会长时间承受过电压, 这样可能会造成更加严重的事故;中性点经小电阻接地方式单相接地时, 故障点和中性点产生的电弧过电压可能会超过一些低压设备和线路的绝缘水平;消弧线圈串联或者并联电阻的接地方式在电路上都会有效果, 但是经过试验验证并联的方式更能有效抑制电弧光的过电压。
2.3 继电保护的选择性和灵敏性
采用零序过电流保护方式时, 中性点经消弧线圈接地时小电流选线会存在一定程度的难度, 而小电阻接地时可以立即切除掉故障线路, 继电保护的选择比较好, 这样一来, 二者结合就可以扬长避短;在采用零序有功功率方向保护时, 中性点景消弧线圈并小电阻接地方式在不发生故障线路的零序电流就是本线路的电容电流, 而在发生故障处线路的零序电流是电容电流和电阻并联回路电流的矢量和, 因此通过检测各线路零序电流的有功分量是否为最大, 就可判断该线路是否是接地线路, 从而可以快速地切除故障线路。
2.4对通信系统的影响
一般10k V架空下线路中性点的电阻值选择在28~58Ω左右, 中性点电阻中电流为100~200A时对通信系统是没有干扰的。如果电阻值选得比较低, 那么单相接地电流就会比较大, 会对通信系统产生比较大的干扰;但是如果电阻值选得比较小的话, 那么继电保护的动作可靠性会降低, 因此根据一些国家的实验得到配电网若是以电缆为主的话, 一般电阻中过得电流为400~800A左右时不会对通信系统产生太大的干扰, 这样的话配电网中性电阻值就应该是7.3~14.5Ω。
3 中性点经消弧线圈及小电阻接地方式的具体应用
这种接地方式主要用于架空线路配电网或者是电缆和架空线路同时包括的配电网。单相接地时故障检测并联电阻值在400~800之间比较合适, 消弧线圈可以根据配电网的规模来进行选择:若配电网电容电流为10~100A之间, 消弧线圈的容量和可调谐范围可以根据配电网的规划的最大的电容电流值来选择;若配电网的电容电流小于10A, 那么消弧线圈应该选择10A和15A两级可调谐的形式。当电网电工电流小于5A时, 消弧线圈选择10A;如果配电网的电容电流在5~10A之间, 那么消弧线圈就为15A。若配电网的电容电流大于100A, 那么就要使用组合的可调谐消弧线圈和固定电阻的方式, 固定电阻的大小可以根据电网的运行规模来确定。
4 结束语
虽然中性点经消弧线圈及小电阻接地方式的具体运行模式并没有完全被人们研究清楚, 但是该种接地方式的优势是显而易见的:不仅充分发挥了消弧线圈利用电感电流补偿电容电流、提高单相接地故障自动恢复的能力的作用, 又结合了并联电阻检测永久故障, 解决了单相接地的故障选线和定位以及降低过电压的优势, 因此是一种功能比较全的接地方式, 而且和其他接地方式相比适用性也更加广泛, 因此虽然中性点经消弧线圈及小电阻接地方式的运行模式需要进一步的研究但是我们可以看到其在配电网中的应用具有广阔的前景。
摘要：本文首先介绍了中性点不接地方式、中性点睛消弧线圈接地方式、小电阻接地方式的简要原理和优缺点以及应用, 然后重点介绍了中性点经消弧线圈及小电阻接地方式的作用原理、特点、优势以及适用的范围。中性点经消弧线圈及小电阻接地方式综合了消弧线圈接地方式和电阻接地方式二者的优势部分:适用范围增大了, 而且能够提高配电网的安全可靠性等等。扬长避短, 因此这种接地方式在配电网系统中的应用前景广阔, 但是还需要进一步的实验研究。
关键词：配电网,消弧线圈,小电阻,接地方式
参考文献
[1]盛晔.配电网中性点经消弧线圈加并联选线电阻接地方式的运行安全可靠性探讨[J].能源工程, 2011 (05) .
消弧线圈串电阻 篇4
中性点非直接接地电力系统发生单相接地故障占系统总故障的80%以上。由于发生单相接地后流过故障点的接地电流较小, 而且三相之间的线电压保持不变, 对负荷供电没有影响, 因此允许继续运行1~2个小时而不必迅速跳闸。电力行业规定当单相接地电容电流大于10A时, 变压器中性点应装设消弧线圈, 以减小单相接地时电容电流。
但在现实运行中, 中性点经消弧线圈运行的变电站运行情况并不理想。某变电站站自2012年6月投运以来, 共发生两起35k V馈线电缆单相接地故障, 全部由单相接地引发为相间短路。2012年10月29日, #1电石炉C相电缆接地, 8分钟后发展为相间短路故障, 保护跳闸。2013年6月16日, #3电石炉电缆C相单相接地, 10分钟后发展为相间短路故障, 保护跳闸。由于A、C相间短路故障使A、C相母线电压瞬间降为零, 由于系统低压造成PVC项目设备设备停运。为保证全厂设备稳定可靠运行, 现提出变压器低压侧中性点经电阻接地方案。
中性点经消弧线圈接地原理:
变压器中性点经消弧线圈接地就是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈, 在系统发生单相接地故障时, 利用消弧线圈的电感电流补偿线路接地的电容电流, 使得接地点残流减少到5A以下, 减缓电弧熄灭瞬时故障点恢复电压的上升速度, 使流过接地点的电流减小到能自行熄灭的范围, 它的特点在线路发生单相接地故障时, 可按规程规定满足电网带单相接地故障运行2h, 因而中性点经消弧线圈接地方式大大提高了供电可靠性。但由于弧线圈不能彻底消除间歇接地电弧过电压, 所以当系统发生单相接地时, 接地弧光过电压易造成相间短路, 严得影响的电气设备及电气系统安全运行。
小电阻接地原理:
在电缆供电的系统中, 接地电容电流较大。当电流大于规定值时会产生弧光接地过电压。采用中性点电阻接地方式的目的就是给故障点注入阻性电流, 使接地故障电流呈阻容性质, 减小与电压的相位差, 降低故障点电流过零熄弧后的重燃率, 使过电压限制在相电压的2.6倍以内, 提高继电保护的灵敏度作用于跳闸, 从而有效保护系统正常运行。
采用的中性点不接地方式和规程规定的电阻接地方式做如下的技术比较, 可进一步明示两种接地方式的优劣:
(1) 间歇性弧光接地过电压方面
不接地方式:发生单相接地时, 因为接地电容电流大, 周围环境游离严重, 在电容电流过零熄弧时, 接地点的恢复电压将为电源电压的峰值而重燃。每半个周波10ms会有一次过零熄弧再重燃的过程。多次的重燃振荡都是线路电容充电, 电子运动的过程将使线路产生较高的过电压, 达3.5倍相电压甚至更高, 并波及到电气连接的整个网络。不接地方式在这种情况发生时并不跳闸排除故障, 避雷器和其他保护设备保护不了这种过电压, 往往导致事故扩大。“4.29”事故正式由此而引发的。
电阻接地方式:发生单相接地时立即跳闸, 排除故障。跳闸前因为接地点的电流已注入一定数量的阻性电流, 改变了接地电容与电压的相位关系, 不再是90°, 而会在45°以下, 也不会有重燃现象发生。
(2) 保护灵敏度方面
不接地方式:采用小电流选线装置探测接地线路, 但因为准确率很低, 往往不能准确探明故障线路, 延误处理事故的时间。
电阻接地方式:采用零序电流互感器, 有效地探测到故障线路, 并立即跳闸, 排除故障, 防止事故扩大。
(3) 谐振过电压方面
不接地方式:单相接地发生时不跳闸, 非故障相电压升高, 或者运行电压随负荷变动而波动, 都容易使电磁式电压互感器饱和。伏安特性呈非线性, 极易使电网的综合感抗和电网的综合容抗匹配, 发生铁磁谐振。贵公司多次发生过电压互感器熔断器熔断, 说明曾发生生过这种过电压。它持续时间长, 过电压幅值高, 能量大, 也不是避雷器或者其他保护设备所能保护, 所能承受的。一般多用改变操作方式, 在零序回路加阻尼电阻等, 防止或阻尼这种过电压。在中性点不接地或经消弧线圈的接地方式的电网中, 这种谐振过电压屡见不鲜。
电阻接地方式:电阻接在中性点上是在零序回路中, 本身就有抑制谐振过电压的作用。更何况单相接地发生时也会立即跳闸, 根除了出现谐振的源头。
(4) 设备绝缘水平方面
不接地方式:工频过电压高, 单相接地时达1.73倍, 操作统计过电压高, 达3.5倍。这使得保护设备的保护水平也随之升高, 导致变压器、开关等电气设备和电缆等的绝缘水平也要求高。例如10k V工频一分钟耐压要求为42k V, 电缆要求全绝缘。
电阻接地方式:工频过电压仅1.3~1.4倍, 操作过电压仅2.5倍。10k V开关工频一分钟耐压可用28k V, 三芯电缆可用半绝缘。
(5) 供电可靠性方面
不接地方式:单相接地不跳闸, 不中断供电, 连续性高。但这是指接地电容电流小于10A的网络。对于大于10A的网络, 更易因延烧而酿成大祸。
电阻接地方式:单相接地要跳闸的, 亦会中断故障线路的供电。
通过分析, 原变电站全部为电缆出线, 电缆或电缆头的接地故障远比架空网络要少;再者, 其故障多为永久性故障, 不能自行恢复, 只能迅速切除而不能等待才为上策。将原有变压器低压侧中性点经消弧线圈接地改为经电阻接地方式, 可快速将故障线路避免事故扩大, 从而保证设备稳定运行。对于重要的一级负荷, 可以双路供电, 采用备用自动投入装置, 保证可靠供电。
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