一般来说,电网中性点接地方式也就是变电站中变压器的各级电压中性点接地方式。《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》规定:对35 kV和“kV系统,当单相接地故障电容电流不大于10A时,可采用中性点不接地方式,当大于10A又需在接地故障条件下运行时,应采用中性点谐振接地(经消弧线圈接地)方式;110 kV及220 kV系统中变压器中性点可直接接地;部分变压器中性点也可采用不接地方式。
1 配电网中性点的接地方式
1.1中性点不接地方式
中性点不接地的运行方式,是我国配电网采用较多的一种方式。
1.2中性点经小电阻接地方式
中性点经小电阻接地方式,即在中性点与大地之间串联接人一定阻值的电阻。在中性点接入一电阻后,可以泄放燃弧后的能量,使中性点电位降低,故障相的恢复电压上升速度减慢,从而减小电弧重燃的可能性,抑制电网过电压的幅值。
1.3中性点谐振接地方式
消弧线圈是一个有铁芯的可调电感线圈,将它装设在配电系统的中性点,即中性点谐振接地方式。当发生单相接地故障时,消弧线圈产生的电感电流补偿单相接地电容电流,使通过接地点的电流减小,可消除接地处的电弧,当接地电流过零值而电弧熄灭之后,消弧线圈的存在可以显著降低故障电压的恢复速度,从而减小电弧重燃的可能性,使单相接地故障容易自动消除。
2 中性点接地方式的选择因素
2.1系统绝缘水平和经济性
对于中性点不接地系统,当发生单相接地时,非故障相的电压由相电压变成线电压,系统绝缘水平第25卷2017年第9期农村电工41应当根据线电压来设计,系统发生的过电压值也较高。
对于110 kV以上的电网,变压器等设备的造价与绝缘水平成正比(增加)。为降低造价,我国220 k V及以上的大型变压器高压绕组均为分级绝缘,即中性点的绝缘水平较绕组首端要低。综合考虑其他因素,中性点采用直接接地方式。
对于35 kV及以下电网,设备的绝缘水平对造价影响较小,变压器一般为全绝缘变压器,采用中性点直接接地方式获得的经济效益不大,所以应根据接地电流的大小选择不接地或谐振接地。
2.2供电可靠性
系统单相接地故障占总故障的80%以上,单相接地故障可分为永久性故障和瞬时性故障。发生永久性接地故障,应停电排除故障后恢复供电。在中性点谐振接地运行时可短时(不超过2 h)带故障运行,瞬时性故障可以自动消除,永久性故障可在拉停线路前通过转移负荷减少用户停电,因此供电可靠性较高。
中性点经小电阻接地无论何种故障均立即跳闸切除故障线路,因此连续供电能力较差。对于城市工业区域,一般系统备用容量大,设备性能较好,自动装置和管理水平较高,而且多以手拉手、环网方式供电,此时采用中性点经小电阻接地不会对供电可靠性造成太大影响。
对于农村配电网,一般供电网络较薄弱,且多为架空线路,易受雷击和外力破坏,因此以瞬时性故障居多,如采用不接地或谐振接地方式可以提高供电的连续可靠性;如采用经小电阻接地,则无法保障供电可靠性。
2.3人身安全
接地故障电流对人身安全的威胁主要表现在接触电压和跨步电压2个方面。当经小电阻接地的配电网发生单相接地故障时,接地电流很大,故障点和中性点附近形成了危险的接触电压和跨步电压,即使断路器瞬间跳开,也有可能发生人身触电事故,因此应采取一些必要的技术措施,以减小人身安全威胁。
谐振接地系统,由于消弧线圈的补偿作用,接地点接地电流很小,其跨步电压和接触电压较小,对人身安全威胁较小。
2.4对通信线路的干扰
电力网络存在的电磁藕合、静电感应、地中电流传导、高频电磁辐射等,都会对通信网络产生干扰作用。限制单相接地电流是防止通信干扰的有效措施,中性点经消弧线圈接地在减小通信干扰方面具有明显优势。如果供电区域内有对通信要求和电磁兼容要求特别高的情况,应慎重选择小电阻接地方式。
3 根据农网特点选择接地方式
农村电网与城市电网相比有其鲜明的特点,其电压等级与城市电网相比较低,供电可靠性相对不高,电缆出线少,大多数是架空线路。所以对农网变电站的66、35 kV及以下单相接地电流不大于10A的,采用不接地方式,对大于10A的采用中性点谐振(经消弧线圈)接地方式。这样对农网架空线路多,瞬间故障多的系统,可以极大提高供电可靠性。对占少数的永久接地故障,可以靠接地选线报警或在保障供电可靠性的前提下在2h内切除故障。对农网变电站的110 kV及以上系统中性点采用直接接地,这样降低了设备绝缘选择电压等级,降低了工程造价,并提高了电网的安当含性。