中性點在電力系統的地位及作用
摘要:本文主要介紹了中性點接地方式分類和特征,并且簡要說明了電力系統中性點接地方式的選擇要素。另外針對我國目前常用中性點接地方式進行介紹,最后提出中性點在電力系統中的作用和地位的重要性。
關鍵字:中性點;電力系統;接地方式;地位作用
1中性點接地方式及特點
目前最常用的電力系統中性點接地方式有四種,主要包括中性點不接地方式、中性點經電阻接地方式、中性點經消弧線圈接地方式以及中性點直接接地方式,不同的中性點接方式適合于不同的工作環境,有著不同的工作特點。
1.1中性點不接地系統中性點不接地系統又稱中性點絕緣系統,是指發電機或變壓器繞組的中性點在電氣上對地是絕緣的。因為單相接地時,接地電流不高,因此又稱為小接地電流系統。根據中性點不接地系統的原理圖可以看出三相導線之間和各相導線對地之間都均勻分布有電容,由電容引起附加電流。此方式通常應用于農村樹狀形或者架空線路輻射形的供電形式,它的優點是投資小,結構簡易,運行簡單。
中性點不接地系統的優點是當發生單相接地的時候,設備的供電并不會遭到破壞,它可以正常運行。但是運行時間有一定的限度(一般為2h),工作人員應及時采取相應措施處理故障,防止設備絕緣薄弱點被擊穿,引起短路,使電氣設備受到損害。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,甚至有可能引發周期性熄滅或者間隙電弧。間隙電弧會使升高的過電壓傳輸到與接地點相連的整個電網上,容易引發兩地接地發生短路。
1.2中性點經電阻接地方式中性點經電阻接地運行是指在電力系統中中性點和大地之間裝上具有一定阻力的電阻,使電力系統和大地之間形成一個并聯回路,它的優點是不僅能夠有效地防止過電壓現象的出現,還可以大大提升供電系統的供電質量,保證電力運行安全性,為用戶提供高質量的電能,滿足日常需求。通常使用小電阻,以便于對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中性點經消弧線圈接地方式中性點經消弧線圈接地是指利用消弧線圈對電力系統的中性點和大地進行接地處理的運行方式。當電力系統發生故障時,消弧線圈中的感性電流可對故障補償電流,使得接地點的電流維持在一定范圍內,減少電路故障對電力系統正常運行帶來的影響。圖1為消弧線圈接地的運行原理圖。依照電容電流的補償強度,分為三種補償方式。當流過接地的電容電流和流過消弧線圈的電感電流相等時,稱為完全補償;當流過接地的電容電流大于流過消弧線圈的電感電流時,稱為欠補償;當流過接地的電容電流小于流過消弧線圈的電感電流時,稱為過補償。在實際應用中通常采用過補償的方式,因為可以避免出現串聯諧振的情況。
中性點消弧線圈接地系統也存在一些缺陷:
(1)無法查出那條線發生故障;
(2)由于與對地電容構成諧振回路,因此會產生諧振過電壓;
(3)僅能降低但不能徹底消除弧光接地過電壓。
1.4中性點直接接地方式中性點直接接地方式是將變壓器中性點與大地直接連接,使中性點必須保持地電位,當正常運行時,中性點沒有電流流過。
因當發生單相接地時,接地電流大,故又被稱作大接地電流系統。中性點直接接地方式的主要優點是在發生一相接地事故時,非故障低電壓不會升高,因而此方式對線路絕緣要求低,能夠大大降低線路絕緣造價。當單相接地時電路構成單相短路,各相間電壓不對稱。必須迅速切除接地相,來防止大的電流損壞設備,所以導致降低供電可靠性。接地點會產生較大的接觸電壓和跨步電壓,容易導致觸電傷亡事故。除了可靠性不高外,單相短路對鄰近通訊線路會有一定的電磁干擾,對通訊系統產生較大干擾。
2電力系統中性點接地方式選擇要素
目前我國電力系統中使用的中性點接入方式有以上四種,在對中性點接入方式進行選擇時,需要綜合考慮多種要素。
2.1中性點小電流接地方式在電力系統運行中,常采用小電流接地方法進行處理,這是一種比較傳統的做法,這種接地方式必須按照相關的規范實施,根據具體線路進行分析采取和合適的接地方式,保證電路正常運行。
2.2中性點低電阻接地方式當電力傳輸系統電路為電纜時,可以選擇絕緣水平低的中性點低電阻接地方式,它的優點之一是可以降低成本費用。中性點低電阻接地方式的使用范圍是:以電纜為主的電力系統對地電容電流達到150A以上,故障電流水平為400~1000A。但當架空線承擔輸電任務的電力系統部分時,使用單相接地方法易引起故障跳閘,不宜使用。
2.3自動跟蹤補償裝置接地由于我國電網整體規模逐步擴大,電纜所承擔的電負荷壓力越來越大,電能在傳輸過程中電容電流會出現波動較大的現象,因此手動消弧線圈已經不能滿足現今的需求,很難達到高效運輸電能的效果。解決方法就是在設備安裝時,接地點處加裝具有跟蹤補償功能的消弧線圈,與自動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償能力,減少瞬時接地故障發生頻率,使輸電網運輸電能質量大大提高。
3我國目前常用中性點接地方式
(1)對于在6~10kV范圍內的電力系統,一般中性點接地采用增加消弧線圈或不接地的方式。
(2)對大于110kV的電力系統,則需簡化系統的保護設備,降低設備的絕緣水平,中性點的接地方式一般選用直接接地方式,并且可以增加自動重合閘以及避雷線等設備。
(3)對于在20~60kV范圍內的電力系統,就算會出現一相接地的故障問題,它的電流也不會很大,因為該輸電網絡復雜度較低,所以多采用消弧線圈的方式。
(4)對1kV規格的電網系統,中性點接地的方式經常采用直接接地方式,但是由于系統電壓低,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安全。
4中性點在電力系統中的作用和地位
中性點不僅對電力系統安全性、經濟性和可靠性起著關鍵性作用,還外對日常通訊、人身安全和經濟發展有一定影響。電力系統中變壓器中性點接地方式的選擇的合適不合適,關系著電網能否安全運行。它與電網的絕緣水平、系統的供電可靠性、保護配置、發生故障時的短路電流大小及分布等有著密切關系。據統計,發生電路故障時,接地故障占百分之八十以上,如何能更快的感應到零序電流,和變壓器中性點的接地有直接聯系。合理選擇變壓器的中性點接地對提高電力系統穩定性和安全性、減少和消除系統故障對設備危害有著非常重要的意義。
5總結
保持輸配電安全穩定必須合理的選擇電力系統的中性點接地運行方式,這是維持輸電安全的重要方法之一,所以在對電力系統中性點進行規劃、裝配、控制、管理時,要考慮實際情況以及根據相關的規定和要求并及時采取措施進行調節。電網建設會面臨很多問題,需要不斷進行探索和進行技術改革,同時還需要積累經驗和教訓,不斷提升技術水準。
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作者:原森 單位:潞安環能股份公司供電部
責任編輯:電力交易小郭
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