中性點(diǎn)在電力系統(tǒng)的地位及作用
摘要:本文主要介紹了中性點(diǎn)接地方式分類和特征,并且簡(jiǎn)要說明了電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的選擇要素。另外針對(duì)我國目前常用中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行介紹,最后提出中性點(diǎn)在電力系統(tǒng)中的作用和地位的重要性。
關(guān)鍵字:中性點(diǎn);電力系統(tǒng);接地方式;地位作用
1中性點(diǎn)接地方式及特點(diǎn)
目前最常用的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有四種,主要包括中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式以及中性點(diǎn)直接接地方式,不同的中性點(diǎn)接方式適合于不同的工作環(huán)境,有著不同的工作特點(diǎn)。
1.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)又稱中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng),是指發(fā)電機(jī)或變壓器繞組的中性點(diǎn)在電氣上對(duì)地是絕緣的。因?yàn)閱蜗嘟拥貢r(shí),接地電流不高,因此又稱為小接地電流系統(tǒng)。根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的原理圖可以看出三相導(dǎo)線之間和各相導(dǎo)線對(duì)地之間都均勻分布有電容,由電容引起附加電流。此方式通常應(yīng)用于農(nóng)村樹狀形或者架空線路輻射形的供電形式,它的優(yōu)點(diǎn)是投資小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易,運(yùn)行簡(jiǎn)單。
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)發(fā)生單相接地的時(shí)候,設(shè)備的供電并不會(huì)遭到破壞,它可以正常運(yùn)行。但是運(yùn)行時(shí)間有一定的限度(一般為2h),工作人員應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施處理故障,防止設(shè)備絕緣薄弱點(diǎn)被擊穿,引起短路,使電氣設(shè)備受到損害。如果接地的電容較大,在接地處引起的電弧不僅難以自己熄滅,甚至有可能引發(fā)周期性熄滅或者間隙電弧。間隙電弧會(huì)使升高的過電壓傳輸?shù)脚c接地點(diǎn)相連的整個(gè)電網(wǎng)上,容易引發(fā)兩地接地發(fā)生短路。
1.2中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地運(yùn)行是指在電力系統(tǒng)中中性點(diǎn)和大地之間裝上具有一定阻力的電阻,使電力系統(tǒng)和大地之間形成一個(gè)并聯(lián)回路,它的優(yōu)點(diǎn)是不僅能夠有效地防止過電壓現(xiàn)象的出現(xiàn),還可以大大提升供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量,保證電力運(yùn)行安全性,為用戶提供高質(zhì)量的電能,滿足日常需求。通常使用小電阻,以便于對(duì)電流更好的控制并且使得處理電路中的故障線路更加方便,可快速切除故障線路。
1.3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地是指利用消弧線圈對(duì)電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)和大地進(jìn)行接地處理的運(yùn)行方式。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),消弧線圈中的感性電流可對(duì)故障補(bǔ)償電流,使得接地點(diǎn)的電流維持在一定范圍內(nèi),減少電路故障對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來的影響。圖1為消弧線圈接地的運(yùn)行原理圖。依照電容電流的補(bǔ)償強(qiáng)度,分為三種補(bǔ)償方式。當(dāng)流過接地的電容電流和流過消弧線圈的電感電流相等時(shí),稱為完全補(bǔ)償;當(dāng)流過接地的電容電流大于流過消弧線圈的電感電流時(shí),稱為欠補(bǔ)償;當(dāng)流過接地的電容電流小于流過消弧線圈的電感電流時(shí),稱為過補(bǔ)償。在實(shí)際應(yīng)用中通常采用過補(bǔ)償?shù)姆绞剑驗(yàn)榭梢员苊獬霈F(xiàn)串聯(lián)諧振的情況。
中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)也存在一些缺陷:
(1)無法查出那條線發(fā)生故障;
(2)由于與對(duì)地電容構(gòu)成諧振回路,因此會(huì)產(chǎn)生諧振過電壓;
(3)僅能降低但不能徹底消除弧光接地過電壓。
1.4中性點(diǎn)直接接地方式中性點(diǎn)直接接地方式是將變壓器中性點(diǎn)與大地直接連接,使中性點(diǎn)必須保持地電位,當(dāng)正常運(yùn)行時(shí),中性點(diǎn)沒有電流流過。
因當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí),接地電流大,故又被稱作大接地電流系統(tǒng)。中性點(diǎn)直接接地方式的主要優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)生一相接地事故時(shí),非故障低電壓不會(huì)升高,因而此方式對(duì)線路絕緣要求低,能夠大大降低線路絕緣造價(jià)。當(dāng)單相接地時(shí)電路構(gòu)成單相短路,各相間電壓不對(duì)稱。必須迅速切除接地相,來防止大的電流損壞設(shè)備,所以導(dǎo)致降低供電可靠性。接地點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生較大的接觸電壓和跨步電壓,容易導(dǎo)致觸電傷亡事故。除了可靠性不高外,單相短路對(duì)鄰近通訊線路會(huì)有一定的電磁干擾,對(duì)通訊系統(tǒng)產(chǎn)生較大干擾。
2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式選擇要素
目前我國電力系統(tǒng)中使用的中性點(diǎn)接入方式有以上四種,在對(duì)中性點(diǎn)接入方式進(jìn)行選擇時(shí),需要綜合考慮多種要素。
2.1中性點(diǎn)小電流接地方式在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,常采用小電流接地方法進(jìn)行處理,這是一種比較傳統(tǒng)的做法,這種接地方式必須按照相關(guān)的規(guī)范實(shí)施,根據(jù)具體線路進(jìn)行分析采取和合適的接地方式,保證電路正常運(yùn)行。
2.2中性點(diǎn)低電阻接地方式當(dāng)電力傳輸系統(tǒng)電路為電纜時(shí),可以選擇絕緣水平低的中性點(diǎn)低電阻接地方式,它的優(yōu)點(diǎn)之一是可以降低成本費(fèi)用。中性點(diǎn)低電阻接地方式的使用范圍是:以電纜為主的電力系統(tǒng)對(duì)地電容電流達(dá)到150A以上,故障電流水平為400~1000A。但當(dāng)架空線承擔(dān)輸電任務(wù)的電力系統(tǒng)部分時(shí),使用單相接地方法易引起故障跳閘,不宜使用。
2.3自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置接地由于我國電網(wǎng)整體規(guī)模逐步擴(kuò)大,電纜所承擔(dān)的電負(fù)荷壓力越來越大,電能在傳輸過程中電容電流會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)較大的現(xiàn)象,因此手動(dòng)消弧線圈已經(jīng)不能滿足現(xiàn)今的需求,很難達(dá)到高效運(yùn)輸電能的效果。解決方法就是在設(shè)備安裝時(shí),接地點(diǎn)處加裝具有跟蹤補(bǔ)償功能的消弧線圈,與自動(dòng)選線跳閘裝置一起使用。這一方法可以很好地控制電容電流補(bǔ)償能力,減少瞬時(shí)接地故障發(fā)生頻率,使輸電網(wǎng)運(yùn)輸電能質(zhì)量大大提高。
3我國目前常用中性點(diǎn)接地方式
(1)對(duì)于在6~10kV范圍內(nèi)的電力系統(tǒng),一般中性點(diǎn)接地采用增加消弧線圈或不接地的方式。
(2)對(duì)大于110kV的電力系統(tǒng),則需簡(jiǎn)化系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備,降低設(shè)備的絕緣水平,中性點(diǎn)的接地方式一般選用直接接地方式,并且可以增加自動(dòng)重合閘以及避雷線等設(shè)備。
(3)對(duì)于在20~60kV范圍內(nèi)的電力系統(tǒng),就算會(huì)出現(xiàn)一相接地的故障問題,它的電流也不會(huì)很大,因?yàn)樵撦旊娋W(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度較低,所以多采用消弧線圈的方式。
(4)對(duì)1kV規(guī)格的電網(wǎng)系統(tǒng),中性點(diǎn)接地的方式經(jīng)常采用直接接地方式,但是由于系統(tǒng)電壓低,所以通常采用三相五線制,零線的作用是獲得低電壓,地線的作用則是保障電網(wǎng)安全。
4中性點(diǎn)在電力系統(tǒng)中的作用和地位
中性點(diǎn)不僅對(duì)電力系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性起著關(guān)鍵性作用,還外對(duì)日常通訊、人身安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定影響。電力系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇的合適不合適,關(guān)系著電網(wǎng)能否安全運(yùn)行。它與電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)的供電可靠性、保護(hù)配置、發(fā)生故障時(shí)的短路電流大小及分布等有著密切關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計(jì),發(fā)生電路故障時(shí),接地故障占百分之八十以上,如何能更快的感應(yīng)到零序電流,和變壓器中性點(diǎn)的接地有直接聯(lián)系。合理選擇變壓器的中性點(diǎn)接地對(duì)提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性、減少和消除系統(tǒng)故障對(duì)設(shè)備危害有著非常重要的意義。
5總結(jié)
保持輸配電安全穩(wěn)定必須合理的選擇電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式,這是維持輸電安全的重要方法之一,所以在對(duì)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃、裝配、控制、管理時(shí),要考慮實(shí)際情況以及根據(jù)相關(guān)的規(guī)定和要求并及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)節(jié)。電網(wǎng)建設(shè)會(huì)面臨很多問題,需要不斷進(jìn)行探索和進(jìn)行技術(shù)改革,同時(shí)還需要積累經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),不斷提升技術(shù)水準(zhǔn)。
【參考文獻(xiàn)】
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作者:原森 單位:潞安環(huán)能股份公司供電部
責(zé)任編輯:電力交易小郭
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