靈活接地方式在20kV配電網(wǎng)中應(yīng)用

1、靈活接地方式在20kv配電網(wǎng)中應(yīng)用【摘要】中性點(diǎn)接地方式是20kv中壓配電網(wǎng)升壓改造過 程中所面臨的綜合技術(shù)之一，它與升壓改造過程中繼電保 護(hù)、相關(guān)設(shè)備的選型與投資預(yù)算、供電可靠性等都有很大的 關(guān)系。選擇正確的接地方式是保證20kv電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行 的重要基礎(chǔ)，本文針對(duì)這一課題，提出新型靈活接地方式， 并將此方式實(shí)際應(yīng)用于桐鄉(xiāng)電網(wǎng)20kv改造中?！娟P(guān)鍵詞】20rv；升壓改造；接地方式；靈活接地引言目前在我國電網(wǎng)接地方式有三種：直接接地（包括小電 阻接地）、不接地、消弧線圈接地。且都具有成熟的運(yùn)行經(jīng) 驗(yàn)，電網(wǎng)企業(yè)可根據(jù)不同電壓等級(jí)或運(yùn)行方式等選擇接地方 式。在我國，中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的選擇一

2、直是理論界 和工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問題，在中壓電網(wǎng)改造中，尤其是近年 來隨著負(fù)荷集中度的增加，將20kv作為配電電壓以及該該 系統(tǒng)的接地方式等也引起了相關(guān)專家和學(xué)者的普遍關(guān)注 1。桐鄉(xiāng)中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)由10kv升至20kv后，應(yīng)根 據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與原有10kv中壓配電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合20kv 系統(tǒng)的實(shí)際狀況重新選擇合理的中性點(diǎn)接地方式和相應(yīng)繼 電保護(hù)措施，確保配電網(wǎng)供電安全可靠。1、桐鄉(xiāng)市配電網(wǎng)電壓等級(jí)由10kv升壓改造至20kv概伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電力供需矛盾不斷加 劇，現(xiàn)行10kv配電網(wǎng)在供電能力等方面存在很多局限性。 根據(jù)我國實(shí)際情況已論證，20kv電壓技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì) 上

3、是優(yōu)越的。作為全國20kv電網(wǎng)改造的試點(diǎn)，桐鄉(xiāng)市配電 網(wǎng)電壓等級(jí)由10kv升壓改造至20kv,但不是將原有10kv配 電網(wǎng)推倒重來，而是要在1orv配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，盡可能充 分利用1orv設(shè)備和設(shè)施，從而達(dá)到合理利用資源，最大程 度節(jié)省成本。在升壓改造過程中，部分設(shè)備設(shè)施（如架空線 路和部分電纜線路）可直接進(jìn)行升壓，但升壓后，原有設(shè)備 的耐壓水平達(dá)不到20kv配電網(wǎng)所規(guī)定的耐壓水平要求。根據(jù)改造原則，最先開始改造的桐鄉(xiāng)市洲泉地區(qū)的配網(wǎng) 線路及用戶設(shè)備很大一部分是由原來的1orv設(shè)備升級(jí)改造 而來，不能承受20kv接地后的過電壓，所以不具備采用中 性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式的條件，llokv

4、義馬變2 臺(tái)主變?yōu)?10/20主變，設(shè)計(jì)之初低壓側(cè)采用小電阻接地方 式，20kv出線以電纜和架空線混合為主，均配置零序電流保 護(hù)。但是由于該地區(qū)鳥類繁衍迅速，鳥害成了引起線路跳閘 的主要原因，經(jīng)對(duì)跳閘動(dòng)作報(bào)告分析，大部分為瞬時(shí)性故障, 零序保護(hù)動(dòng)作，重合閘成功，對(duì)于該地區(qū)的化纖行業(yè)用戶來 說對(duì)用電質(zhì)量要求非常高，短時(shí)的停電對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生很大 影響，頻繁跳閘影響了該地區(qū)的正常工業(yè)生產(chǎn)。若采用傳統(tǒng) 的不接地或消弧線圈接地方式，必然對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成隱 患和威脅，還將產(chǎn)生單相接地故障下的系統(tǒng)選線困難問題， 若采用傳統(tǒng)的小電阻接地方式.則不能解決瞬時(shí)單相接地故 障線路頻繁跳閘的問題。2、靈活接地方式的

5、構(gòu)思與實(shí)踐不同接地方式對(duì)供電可靠性的影響：自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈 接地時(shí)快速而有效地響應(yīng)可以使瞬間性接地故障自動(dòng)消除， 從而減少了跳閘次數(shù)，提高了供電可靠率。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻 接地時(shí)，對(duì)故障的切除迅速，在單相接地時(shí)往往引起跳閘， 若重合不成功就造成用戶短時(shí)停電，影響了供電可靠率。即 使重合成功，也會(huì)由于短時(shí)停電的出現(xiàn)，對(duì)某些敏感用戶造 成影響。對(duì)具有架空線路的系統(tǒng)，單相故障的幾率高，這就 必然會(huì)對(duì)供電可靠率造成嚴(yán)重影響2。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接 地電網(wǎng)在發(fā)生永久性或瞬時(shí)性故障時(shí)，都可以實(shí)現(xiàn)立即跳閘 切除故障線路。正是這種運(yùn)行特點(diǎn)，決定了它在架空線路或 是供電可靠性要求比較高的電纜線路里面應(yīng)用的局限性。但 是

6、它在限制電網(wǎng)過電壓水平等方面的優(yōu)點(diǎn)是消弧線圈無法 比擬的3。在20kv改造初期采用小電阻接地方式，經(jīng)統(tǒng)計(jì)2011年 20kv線路跳閘179條次，其中因單相接地故障引起的跳閘 141條次，占總跳閘數(shù)的78. 8%o因此降低單相接地故障的 跳閘率是提高20kv配電網(wǎng)供電可靠性的關(guān)鍵，也是推廣20kv電網(wǎng)改造的關(guān)鍵。通過分析20kv配電網(wǎng)的故障特點(diǎn)和中性點(diǎn)不接地、經(jīng) 消弧線圈接地和經(jīng)電阻接地三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，我局提出了 一種靈活接地方式（消弧線圈并聯(lián)小電阻接地方式）的設(shè)想: 當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，并聯(lián)小電阻的開關(guān)斷開，小電阻不投入系統(tǒng)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，在接地初始階段，系統(tǒng)處于消

7、弧線接地方式，若為瞬間接地故障，在消弧線圈接地方式下，由消弧線圈熄滅瞬間接地電弧, 系統(tǒng)可連續(xù)工作；若為永久性故障，則經(jīng)一定的延時(shí)后，由 控制器發(fā)出指令，閉合小電阻開關(guān)，實(shí)現(xiàn)可靠的變電所選線, 此時(shí)較大的電流流過接地點(diǎn)，零序保護(hù)動(dòng)作，使接地線路跳 閘，從而大大提高配電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性和安全性。為了驗(yàn)證 此方案的可靠性及可行性，2011年9月下旬我局先對(duì)110kv 義馬變#1主變接地方式進(jìn)行改造。為了保證靈活接地裝置投切小電阻的可靠性，對(duì)投切小電阻的控制回路采取了雙重化配置，具體實(shí)施方案為：在投 切小電阻的開關(guān)控制回路上并聯(lián)接觸器，接觸器控制回路單 獨(dú)實(shí)現(xiàn)投切功能，投切時(shí)間按照小電阻的開關(guān)投切時(shí)限

8、整 定，即保證線路單相接地故障時(shí)，小電阻的開關(guān)和接觸器同 時(shí)動(dòng)作，同時(shí)退出。110kv義馬變靈活接地方式接線圖如圖1所示:靈活接地方式自動(dòng)切換過程：當(dāng)20kv線路發(fā)生單相接 地故障時(shí)，在3秒（根據(jù)以往數(shù)據(jù)顯示，線路瞬時(shí)接地持續(xù) 時(shí)間都在2秒以內(nèi)，考慮瞬時(shí)性故障持續(xù)時(shí)間較短，定為3 秒）內(nèi)故障未自動(dòng)消除，系統(tǒng)則判斷為永久性故障，小電阻 接地開關(guān)（接觸器）自動(dòng)合上，投入小電阻，跳開故障線路 開關(guān)，在接地故障發(fā)生8秒（3秒+零序ii段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 0. 8秒+重合閘時(shí)間3秒+后加速跳閘時(shí)間0. 2秒+余量1秒） 后自動(dòng)斷開小電阻開關(guān)（小電阻接觸器），系統(tǒng)保持消弧線 圈接地運(yùn)行。為防止虛接地、壓變高壓

9、熔絲熔斷等現(xiàn)象產(chǎn)生零序電壓 造成小電阻誤投，本站采用20kv接地變中性點(diǎn)壓變零序電 壓繼電器常開觸點(diǎn)去啟動(dòng)小電阻開關(guān)（小電阻接觸器）合閘 回路。小電阻開關(guān)與接觸器的運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到小電阻 投切是否正常，而且實(shí)際運(yùn)行中動(dòng)作次數(shù)較多，選型時(shí)應(yīng)考 慮開關(guān)與接觸器的質(zhì)量，必須加強(qiáng)日常巡視維護(hù)工作，確保 設(shè)備動(dòng)作的可靠性。3、靈活接地與小電阻接地方式優(yōu)越的對(duì)比如表1所示。從2011年6-2012年3月份110kv義馬變#1主變所供的 6條20kv線路改造前后的瞬時(shí)接地跳閘情況（故障錄波分析） 統(tǒng)計(jì)來看，采用小電阻接地時(shí)每月均有不同次數(shù)的瞬時(shí)接地 跳閘，采用靈活接地方式后未發(fā)生瞬時(shí)性接地跳閘，根據(jù)實(shí)

10、際情況，2011年10月份我局已經(jīng)義馬變#2主變完成靈活接 地改造，至2012年3月底#2主變所帶出線未發(fā)生線路瞬時(shí) 接地跳閘，從短期分析來看，已經(jīng)取得了很好的效果。4、結(jié)束語靈活接地方式下，在瞬時(shí)故障時(shí)，由于是在消弧線圈接 地方式下，單相接地故障電流較小，接地線路不跳閘，同時(shí), 接地電流對(duì)接地點(diǎn)周圍設(shè)備和人身安全造成的影響較小；在 永久性故障情況下，通常消弧線圈接地方式可以帶故障工作 l-2h,而靈活接地方式下，經(jīng)判別為永久故障后，小電阻投 入，正確選線后，接地線路會(huì)立即跳閘，以免引起過電壓給 系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響。因此，在20kv電網(wǎng)改造中，當(dāng)線路以 電纜和架空線路混合為主時(shí)，宜采用本文所述的靈活接地方 式