1電力系統(tǒng)中性點不接地運行情況分析

電力系統(tǒng)中性點運行方式有多種,例如中性點不接地、經(jīng)電抗接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地或直接接地等?、?。我國電力系統(tǒng)中,目前采用中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地的方式較為常見,本文重點對中性點不接地系統(tǒng)運行情況進行分析。

中性點不接地系統(tǒng)正常運行時,各相對地的電壓是對稱的,各相線路對地電容相等,如圖1(a)所示,故各相對地電容電流也相等。各相電流等于負荷電流及對地電容電流之和,相量關(guān)系如圖1(b)和圖1(c)所示。以A相為例,有:

式中:ⅰ_A為A相電流:ⅰ_fhA為A相負荷電流:ⅰ_CA為A相對地電容電流。

各相對地電容電流的數(shù)值相等,相位相差120^。,它們的相量和等于零,如圖1(b)所示,地中沒有電容電流通過,中性點對地電位與地電位一致,此時中性點是否接地對各相對地電壓沒有任何影響。

當中性點不接地系統(tǒng)的任意一相發(fā)生接地時,接地相的對地電壓為零,如圖2(a）所示,三相對地電流基本不變,但此時中性點電位不再是零了,未接地相的對地電壓將升高到線電壓,各相間的電壓大小和相位沒有變化,如圖2(b)所示,電壓的對稱性沒有變化,這樣三相系統(tǒng)發(fā)生單相接地后可以繼續(xù)運行一段時間,但最長不得超過2h。同時也可得知單相接地時,通過接地點的電容電流相比于未接地時增大了兩倍,并且i有可能在接地點極引弧光接地,起期性地熄滅和重新發(fā)生電弧。弧光接地的持續(xù)間歇性可能會極起線路的諧振現(xiàn)象,產(chǎn)生過電壓,使故障進一步擴大,造成電氣設備損壞或線路發(fā)生相間短路故障。

圖2中性點不接地系統(tǒng)的單相接地

2勝利110kV變電站35kV系統(tǒng)故障分析

202C年5月,勝利CC0kV變電站2回35kV線路同時故障跳閘,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)一回35kV線路1相避雷器擊穿,另一回線路全線檢查未發(fā)現(xiàn)故障點,如表1所示。

從綜保裝置跳閘類型及跳閘時間可以看出,2回線路同時跳閘,故障類型為速斷動作。從故障數(shù)據(jù)來看,勝利110kV變電站35kV系統(tǒng)中性點不接地,線路單相接地故障電流的大小不足以引起保護裝置速斷動作。所以初步推斷導致2回線路同時跳閘的原因為351線路的A相和354線路的B相發(fā)生接地短路,從而引起2回線路保護裝置同時動作,具體故障過程如下:

1#故障線路A相存在缺陷,在運行過程中發(fā)生了A相對地放電,引發(fā)弧光接地,弧光接地的持續(xù)間歇性電弧引發(fā)系統(tǒng)諧振產(chǎn)生過電壓,2#故障線路B相避雷器因無法長時間承受過電壓而對地擊穿,35kV系統(tǒng)形成1#線路A相、2#線路B相接地短路,導致1#線路、2#線路速斷保護動作,2回線路同時跳閘。電纜線路對地電容電流經(jīng)驗計算公式為:

式中:1c為線路對地電容電流(A）;s為電纜導線截面積(mm²）;Un為額定線電壓(kV）;L為線路長度(km）。

電纜導線截面積為185mm²,電壓等級為35kV,電纜長度為10.2km。根據(jù)公式(1）,可知該電纜對地電容電流為:

由經(jīng)驗公式(1）初步估算得出,在忽略該線路架空線路對地電容電流的前提下,僅10.2km地埋電纜對地電容電流就高達57.53A,是相關(guān)規(guī)范規(guī)定的10A的5倍多。這只是計算了勝利110kV變電站其中一回包含地埋電纜的線路,如果將其他2回35kV架空線路對地電容電流也計算在內(nèi),35kV系統(tǒng)對地電容電流將達到60A左右。從上述估算數(shù)據(jù)可以得出,勝利110kV變電站35kV系統(tǒng)對地電容電流超標嚴重。其線路故障時產(chǎn)生的避雷器對地擊穿,2回線路同時速斷跳閘的故障現(xiàn)象完全符合系統(tǒng)間歇性接地時產(chǎn)生弧光接地過電壓的故障現(xiàn)象。

335kV系統(tǒng)對地電容電流超標整改措施

根據(jù)上述分析結(jié)果及勝利110kV變電站的實際情況,35kV系統(tǒng)需采用中性點諧振接地方式,即消弧線圈接地方式,實現(xiàn)對系統(tǒng)對地電容電流的補償,也可以在I段母線上增加消弧線圈。方案如圖3和圖4所示。

除增加消弧線圈外,為方便變電站運行人員及時發(fā)現(xiàn)35kV線路接地故障,需在35kV側(cè)增加小電流接地報警裝置,實現(xiàn)接地報警。但現(xiàn)有35kV系統(tǒng)各出線處均為硬母線,無零序互感器,且母線排增加零序互感器較為困難,不具備增加小電流選線裝置的條件。鑒于目前35kV系統(tǒng)僅有3回出線,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,故在3回35kV饋線出口處增加架空線路暫態(tài)錄波故障指示器,將信號上傳至變電站主控室,并配置監(jiān)控后臺,通過此方式實現(xiàn)故障線路報警功能,增加運行人員判斷35kV線路接地故障的技術(shù)手段,為線路接地后運行人員采取合理、科學的故障控制措施提供可靠的技術(shù)保障。

4結(jié)語

綜上所述,在電力系統(tǒng)中性點不接地運行方式下,系統(tǒng)對地電容電流的大小對系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響是固有的。如果系統(tǒng)對地電容電流超標嚴重,還不采取有效的補償和故障報警措施,將出現(xiàn)系統(tǒng)諧振燒損PT、線路接地燒損供用電設備等情況。因此,在供電線路參數(shù)發(fā)生較大變化時,特別是有電纜供電線路接入時,要從系統(tǒng)的全局考慮參數(shù)的變化給系統(tǒng)帶來的影響以及采取何種措施來消除影響。