高電阻與消弧線圈并聯(lián)的接地方式

1、高電阻與消弧線圈并聯(lián)的接地方式    一、引言    通常，中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時易產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓和弧光接地過電壓，給系統(tǒng)安全造成極大的威脅；消弧線圈接地系統(tǒng)目前在選線和消除弧光接地過電壓方面尚存在一定的難度，特別是5次諧波問題；小電阻接地系統(tǒng)在瞬時接地時容易跳閘，供電可靠性下降，幾百安培的接地電流會引起故障點接地網(wǎng)的地電位升高，危及設(shè)備和人身的安全。    為此，我們在中國電科院提出的用高電阻選線方案的基礎(chǔ)上，建議采用高電阻直接與消弧線圈并聯(lián)的接地方式，充分利用電阻消諧及

2、選線的功能和消弧線圈具有補償電容電流的功能，來達到補償、選線、消諧的目的。二、高電阻擴大使用范圍的方案高電阻并聯(lián)自動調(diào)諧消弧線圈，主要由接地變、700電阻、自動跟蹤補償消弧線圈、檢測器和控制器等組成。接地變的功能是制造人為中性點，它可以組成zo/Yo 的變壓器功能與接地變的功能，或只具有zo 的接地變功能兩種類型。帶有變壓器功能的除了有接地變外，還可以兼作所用變的功能；700電阻僅作為限制過電壓幅值和接地選線的功能，它在單相接地時通過電流為9A；自動跟蹤補償消弧線圈用于補償電網(wǎng)電容電流，它通過各種調(diào)節(jié)方式改變消弧線圈的電感，用于調(diào)節(jié)電感電流；檢測器由中性點TV和中性點TA組

3、成，分別測量中性點的位移電壓和中性點電流。電網(wǎng)正常運行時，控制器實時測量中性點位移電壓和流進消弧線圈的電流。定時或測量有變化時通過適當(dāng)調(diào)節(jié)消弧線圈的電感，聯(lián)立求解回路方程獲得電網(wǎng)的電容電流。在測量系統(tǒng)電容電流時由于一般是利用消弧線圈中的電感和串聯(lián)的電阻來進行計量的，而本方案中電阻與電抗是并聯(lián)的，故需要進行換算。中性點的電阻器與電抗器，用串聯(lián)方式或并聯(lián)方式接入電網(wǎng)。由于電阻與電抗并聯(lián)，相當(dāng)于電阻與電抗串聯(lián)，因此，即使在全補償狀態(tài)下也不會產(chǎn)生串聯(lián)諧振。但為了保證設(shè)備安全運行，一般要求消弧線圈的脫諧度不宜過小，防止在諧振狀態(tài)下使電阻長期通流發(fā)熱而燒毀電阻。由于自動調(diào)諧消弧線圈一般調(diào)諧可以保證殘流小于

4、4A，電阻電流是9A，因此接地電流不會超過10A。故此方式可以保證熄弧和降低過電壓的幅值，同時又能正確選線。三、中性點經(jīng)高電阻接地時的過電壓試驗試驗時，在高壓模擬電網(wǎng)上用低阻尼電容分壓器、磁帶記錄儀記錄過電壓信息，由計算機采集分析系統(tǒng)采集記錄在磁帶儀上的過電壓信息并加以分析，計算機采集分析系統(tǒng)記錄的過電壓波形如圖l。 過電壓波形特點分析（設(shè)在A相發(fā)生間歇性電弧接地）：1相對地過電壓。線間電容降低過電壓作用不明顯，A相接地時，C相過電壓高于B相。過電壓倍數(shù)與中性點電阻值有關(guān)，當(dāng)RN1/3Co時，過電壓明顯增加；RN=1/3Co 時過電壓降低；當(dāng)RN=1.8k）1/3Co時，故

5、障相最高過電壓達2.1Vxg（Vxg 表示正常供電時的相對地電壓峰值），健全相最高過電壓達3.4 VXg；當(dāng)RN=2371/3Co=232時，故障相過電壓不大于2.2 VXg，健全相過電壓不大于1.3Vxg；2最大過電壓發(fā)生時刻：在接地相工頻電壓幅值附近；3相間過電壓水平：低于相對地過電壓；4電弧性質(zhì)：高頻和工頻兼有；5過電壓振蕩頻率：高頻振蕩頻率約在3003000Hz之間，持續(xù)時間可達0.22s（與試驗電路有關(guān)）；6中性點波形間歇性重燃時Vo為衰減的梯形波疊加高頻振蕩，即中性點積累的電荷經(jīng)電阻RN泄放較快；試驗中最大過電壓在1.53.5VXg之間；7從試驗可知，基本上是每半個工頻周

6、期發(fā)生一次燃弧，每相及中性點電壓都有明顯的振蕩；當(dāng)發(fā)生間歇性燃弧時，隨著中性點電阻值的減小，中性點電位在半個工頻周期內(nèi)衰減加快，即系統(tǒng)能量泄放較快，從而有效地降低了各相及中性點的過電壓幅值；8接地電流較大時熄弧困難。試驗表明，中性點經(jīng)高電阻接地，對斷線諧振過電壓與間歇性電弧接地過電壓起到了很好的抑制作用。當(dāng)RN=1/3Co時，由于系統(tǒng)積蓄的電荷能量通過電阻迅速泄放，中性點位移電壓在半個周期內(nèi)降到原來的4.32%，這就降低了故障相上的最大恢復(fù)電壓數(shù)值，使電弧重燃不致引起高幅值的過電壓，但接地點的電流增加較大（ij =ic+iR）。取RN=2/3Co,將會減小接地點的電流，此時中性點電位在半個工頻

7、周期內(nèi)衰減較小，降到原來的20.8%，但過電壓幅值將大大的增加。電阻的存在，大大降低了故障相恢復(fù)電壓的上升速度，減少了電弧重燃的可能。從試驗結(jié)果分析看，RN的值越大，電弧重燃越易，且電弧積蓄的能量也較大；隨著RN值的減小，電弧重燃變得較難，電荷泄放得愈快，電弧能量減小得愈快，這與理論分析相符。電網(wǎng)中性點經(jīng)高阻接地后，對弧光接地過電壓和串聯(lián)諧振過電壓有較大的抑制作用，從而有效地防止了過電壓對電機、電纜絕緣的危害，保證了用電設(shè)備的安全運行。當(dāng)接地故障電流較大時，持續(xù)的故障電流所引起的熱效應(yīng)，會使電纜在接地故障處的相間絕緣因過熱燃毀而發(fā)展為相間短路。所以，當(dāng)電網(wǎng)的電容電流較小時，應(yīng)采用中性點經(jīng)高阻接

8、地的方式，尤其是對高壓電機及電纜線路較多且運行多年的老電網(wǎng)。在電網(wǎng)電容電流較大時，采用自動跟蹤消弧線圈補償，使容性（或感性）電流小于5A，并利用并聯(lián)的高電阻（IR5A）迅速泄放積蓄的電荷降低弧光過電壓的特性，可以保證在諧振過電壓和弧光過電壓下，過電壓倍數(shù)不超過2.5倍。四、中性點高電阻阻值的選取原則（一）IR 值必須大于5A高電阻與消弧線圈并聯(lián)運行時，由于消弧線圈補償接地電流的殘值在35A，為了保證過電壓的倍數(shù)在2.5倍以下，因此IR5A。（二）單相接地電流Ij1OA因Ij=Ic+IR或Ij=IL+IR，故lOkV系統(tǒng)一般電阻值取600800左右為宜。五、繼電保護的選擇（一）高電阻接

9、地由于中性點經(jīng)過高電阻接地的系統(tǒng)中，單相接地故障時的零序電流為電容電流和電阻電流的相量和，因此電阻接地保護可以采用比較簡單的零序保護，不必裝設(shè)復(fù)雜的零序方向保護。因此饋電線路的保護配置為：一套限時速斷保護裝置，一套過流保護裝置；單相接地保護為：一套零序過流保護。零序過流的保護裝置整定原則。110kV饋線零序過流保護裝置的動作電流（信號），按躲過被保護線路發(fā)生單相接地時出現(xiàn)的最大零序電流3Io來整定：Idx=k×31o可靠系數(shù)k一般取1.21.3，其動作時限以避開線路遭雷擊瞬間出現(xiàn)的閃絡(luò)接地時間，并與相臨線路零序保護的時限相配合，時間一般可取：0.5ls。2零序后備過流保護作為本線路的后備保護，其零序互感器安裝于接地變壓器的接地側(cè)，動作跳10kV進線開關(guān)或跳接地變，其動作電流按躲過線路最大線路的電容電流時，流過零序TA中產(chǎn)生的Idx  選取：Idx=k×3Iomax 其中：k2取1.21.3,時間取1.53s之間。其動作靈敏度按被保護線路最大接地時的接地電流與零序