10kV系統(tǒng)中性點接地方式

10kV系統(tǒng)中性點接地方式10kV系統(tǒng)的接地方式10kV系統(tǒng)中性點接地可分為：中性點不接地系統(tǒng)（中性點非有效接地系統(tǒng)）（包括中性點不接地系統(tǒng)、經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)、高電阻接地系統(tǒng)）；中性點接地系統(tǒng)（中性點有效接地系統(tǒng)）（中性點直接接地系統(tǒng)或經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)）。1.10kV系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)（1）接地故障特點配電系統(tǒng)在正常運行時，三相基本平衡電壓作用下，各相對地電容電流ICL1、ICL2、ICL3相等，分別超前相電壓90°,IL1=IcL2=IcL3=UCL1CL2CL3由3C,其1cLi+1cL2+1cL3=0,系統(tǒng)中性點與地有相同電位。如L1相發(fā)生接地故障，忽略接地過渡電阻，視為金屬性接地，10kV系統(tǒng)各支路的電容電流的流向如下圖所示：

圖14.2-110kV系統(tǒng)接地故障示意從10kV系統(tǒng)接地故障示意圖可以得出結(jié)論：a）全系統(tǒng)所有非故障的各支路，故障相的電容電流均為零，非故障相均有電容電流；b）在故障支路，故障相流過所有各支路的電容電流的總和；c）故障支路的電容電流其方向由負(fù)載流向電源，非故障各支路的電容電流其方向由電源流向負(fù)載；d)故障支路檢測的零序電流為各非故障支路電容電流總和;e)接地故障電流大小與接地故障點的位置無關(guān)，只與接地故障點的過渡電阻有關(guān)。10kV系統(tǒng)接地故障，電壓與電流矢量關(guān)系如下圖所示:圖14.2-210kV系統(tǒng)接地故障矢量圖L1相發(fā)生接地故障，相當(dāng)于在L1相上加上Uo=—UiA,L2相L3相也加上Uo=—Uli,非故障相對地電壓升高百倍，其夾角由120°變成60°,合成的電容電流增大后倍，接地故障電流為單相電容電流的3倍，h=3U①3C。(2)優(yōu)缺點a）接地故障引起系統(tǒng)內(nèi)部過電壓可達(dá)3.5倍相電壓，易使設(shè)備和線路絕緣被擊穿。b）油浸紙絕緣電力電纜達(dá)20A，聚乙烯絕緣電力電纜達(dá)15A，交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜達(dá)10A，接地故障電流引燃電弧則不能自熄，引起間歇性電弧，產(chǎn)生過電壓易產(chǎn)生相間短路或火災(zāi)；c）非故障相對地電壓升高q倍。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備或3電纜絕緣等級相應(yīng)提高，例如，10kV電力電纜應(yīng)選用8.7/10kV而不是6/10kV；無間隙氧化鋅避雷器，提高持續(xù)運行電壓數(shù)值或加串聯(lián)保護(hù)間隙等；d）發(fā)生接地故障時，報警而不切斷故障支路,保證供電的連續(xù)性；e）接地故障在一段時間內(nèi)存在，接地故障電壓易使人遭受電擊或引起火災(zāi)，如下圖14.2-3

rwv! ^T^^o 軍一二二|-1圖14.2-3 高壓接地故障電壓傳導(dǎo)到低壓側(cè)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時的接地故障電流I與d接地故障點位置無關(guān)，不能采用零序電流速斷保護(hù)來實現(xiàn)保護(hù)的選擇性，而應(yīng)采用不同時限的零序電流保護(hù)來實現(xiàn)保護(hù)的選擇性。機(jī)械式繼電器延時時限：出線為0.5§；母聯(lián)為1.0s；主進(jìn)線為1.5s?2.0§。采用電子式保護(hù)器延時時限選定為0.2s?0.3s,整定值范圍大且整定精確，建議采用電子式保護(hù)器作為零序電流保護(hù)。10kV系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地電流在故障處可能產(chǎn)生穩(wěn)定的或間歇性的電弧，實踐證明，當(dāng)接地電流大于30A時，一般形成穩(wěn)定電弧，成為持續(xù)性電弧接地，這將燒毀線路和可能引起多相相間短路。如果接地電流大于5A?10A,但小于30A,則有可能形成間歇性電弧，這是由于電網(wǎng)中電感和電容形成了諧振回路所致。間歇性電弧容易引起弧光接地過電壓，從而危及整個電網(wǎng)的絕緣。如果接地電流在5A以下，當(dāng)電流經(jīng)過零值時，電弧就會自然熄滅。中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，所謂消弧線圈，其實就是具有氣隙鐵芯的電抗器，它裝在變壓器或發(fā)電機(jī)中性點與地之間，如圖14.2-4a）所示。由于裝設(shè)了消弧線圈，構(gòu)成了另一回路，接地點接地電流中增加了一個電感性電流分量，它和裝設(shè)消弧線圈前的電容性電流分量相抵消，減小了接地點的電流，使電流易于自行熄滅，從而避免了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性。從圖14.2-4b）可看出，例如L1相接地時中性點電壓U0變?yōu)?UL1，消弧線圈在U0作用下產(chǎn)生電感電流1（滯后于590°），其數(shù)值為L 0/二屋二UlLX①Lar ar式中U—電網(wǎng)的相電壓；6Lar、Xar一消弧線圈的電感和電抗。

i：La)示意圖b)相量圖圖14.2-4i：La)示意圖b)相量圖圖14.2-4中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)單相接地故障示意圖和相量圖中性點經(jīng)消弧線圈接地，系統(tǒng)正常運行時，消弧線圈與系統(tǒng)相線對地的分布電容形成串聯(lián)諧振回路，如圖所示。中性點位移電壓U為：0PUU=.Q0 <V2+d2式中P一電網(wǎng)不對稱度，式中P一電網(wǎng)不對稱度，C+a2C+aCP二一L1 L2 L3CJCL2+J3其中a為復(fù)數(shù)算子2L1相、，CL1、CL2、CL3分別為L2相、L3相對地分布電容F。設(shè)、+、+%=3C；u—補(bǔ)償脫諧度33C—1/3L ；u二 33Cd一電網(wǎng)阻尼度，…二；%CU一電網(wǎng)相電壓，V；0g一電網(wǎng)每相對地漏電導(dǎo)。S；L—消弧線圈補(bǔ)償電感，H；g—消弧線圈有功損耗等效電導(dǎo)，S。L圖14.2-4(A)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)正常運

行時等效電路圖14.2-4(B)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)接地故

障時等效電路中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，消弧線圈與系統(tǒng)的分布電容組成并聯(lián)諧振電路，如圖所示。補(bǔ)償后的接地故障殘余電流Id為：Id二pU甲?\；(3g+gj+(3?c—1/3L)2按消弧線圈對系統(tǒng)容性電流補(bǔ)償大小可分為:a)b)c)3L=a)b)c)3L=1/3wC3L>1/3wC3L<1/3wC，稱全補(bǔ)償。，稱欠補(bǔ)償;，稱過補(bǔ)償。全補(bǔ)償方式，接地故障殘余電流I最小，有d系統(tǒng)中性點位移電壓U最大,當(dāng)電網(wǎng)不對稱度P系統(tǒng)中性點位移電壓U最大,當(dāng)電網(wǎng)不對稱度P0較大時，系統(tǒng)中性點有較高的電壓，出現(xiàn)虛幻的接地現(xiàn)象。欠補(bǔ)償方式，接地故障殘余電流I較大，接d地故障點電弧自熄較困難。因故障或運行需要切除部分回路，易產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓。在實際運行中，欠補(bǔ)償方式不被采用。過補(bǔ)償方式，接地故障殘余電流I較大，不d利于接地故障點電弧自熄，但它不易產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓。實際運行中，過補(bǔ)償方式常被采用。系統(tǒng)在運行中，經(jīng)常接通或切除部分回路，系統(tǒng)中分布電容電流有較大的變化，滿足脫諧度的要求，消弧線圈的電感也相應(yīng)改變，需人工改變消弧線圈的抽頭位置，接地故障殘余電流Id小于5A?10A以下，系統(tǒng)出現(xiàn)諧振過電壓可能性降低。發(fā)生接地故障時，非故障相對地電壓升高倍。圖14.2-4(C)10kV消弧線圈接地系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)應(yīng)滿足：(1)消弧線圈接地系統(tǒng)，在正常運行情況下，中性點的長時間電壓位移不應(yīng)超過系統(tǒng)標(biāo)稱相電壓的15%。(2)消弧線圈接地系統(tǒng)故障點的殘余電流不宜超過10A，必要時可將系統(tǒng)分區(qū)運行。消弧線圈宜采用過補(bǔ)償運行方式。(3)消弧線圈的容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)5?10年的發(fā)展規(guī)劃確定，并應(yīng)按下式計算：IUw1.351—^nc<3式中：W—消弧線圈的容量，kVA；I——接地電容電流，A；C^Un——系統(tǒng)標(biāo)稱電壓，kV。(4)系統(tǒng)中消弧線圈裝設(shè)地點應(yīng)符合下列要求：1)應(yīng)保證系統(tǒng)在任何運行方式下，斷開一、二回線路時，大部分不致失去補(bǔ)償。2)不宜將多臺消弧線圈集中安裝在系統(tǒng)中的一處。3)消弧線圈宜接于YN,d或YN,yn,d接線的變壓器中性點上，也可接在ZN,yn接線的變壓器中性點上。接于YN,d接線的雙繞組或YN,yn,d接線的三繞組變壓器中性點上的消弧線圈容量，不應(yīng)超過變壓器三相總?cè)萘康?0%,并不得大于三繞組變壓器的任一繞組的容量。如需將消弧線圈接于YN,yn接線的變壓器

中性點，消弧線圈的容量不應(yīng)超過變壓器三相總?cè)萘康?0%,但不應(yīng)將消弧圈接于零序磁通經(jīng)鐵芯閉路的YN，yn接線的變壓器，如外鐵型變壓器或三臺單相變壓器組成的變壓器組。4）如變壓器無中性點或中性點未引出，應(yīng)裝設(shè)專用接地變壓器，其容量應(yīng)與消弧線圈的容量單相接地時的零序電由于實際應(yīng)用中采用因此這時故障線路上相配合。單相接地時的零序電由于實際應(yīng)用中采用因此這時故障線路上接有消弧線圈的系統(tǒng)，流分布將發(fā)生很大的變化過補(bǔ)償5%~10%的做法,零序電流的方向不再是由線路向母線，而是由母線流向線路。由于零序電流中存在較高的5次諧波分量，五次諧波感抗比基波感抗擴(kuò)大了5倍五次諧波容抗比基波容抗小了5倍，此時電感對五次諧波相當(dāng)于開路，電感可忽略，因此對于五次諧波電流仍滿足故障與非故障線路反向的特點。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，通常有以下特征：a）系統(tǒng)零序電壓升高，正常運行時零序電壓接近于零，接地后將產(chǎn)生零序電壓。b）非接地線路零序電流為本身的容性電流,相位超前零序電壓近900。c）接地線路零序電流理論上最大，為所有非接地線路零序電流之和，相位滯后零序電壓近900。d）以上幾點不受運行方式、負(fù)荷變化、接地電阻的影響。e）有消弧線圈系統(tǒng)，由于基波被補(bǔ)償，5次諧波分量所占比例遠(yuǎn)大于非接地線路。裝置幅值越限電壓整定值（可在12~100V之間任選）默認(rèn)為25V。當(dāng)一段母線的出線數(shù)不少于三條時，利用一個電壓，一個電流來判斷故障出線路號。當(dāng)采用零序電流互感器時，首先要估算系統(tǒng)零序電流的大小，其估算方法如下：a）架空線的電容電流計算i空C350式中：Un—電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓（單位:kV）；l——線路長度（單位:km）；IC——接地電容電流（單位:A）。b）電纜線的電容電流計算一般來講，電纜要比同樣長度的架空線的電容電流大25倍（三芯電纜）?50倍（單芯電纜）,在近似計算中可采用1C04式中：U——電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓（單位:kV）；nl——線路長度（單位:km）；IC——接地電容電流（單位:A）。上述電容電流的計算值只能用于某些對準(zhǔn)確度要求不很高的場合.通過上述估算，可知道系統(tǒng)的總的零序電流，然后進(jìn)行電流互感器的選擇，電流互感器選擇的基本原則是：線路發(fā)生單相故障時，安裝在該線路的零序電流電流互感器二次側(cè)能提供大于10mA且小于800mA的零序電流。零序電流的檢測，架空出線是采用三相電流組成濾過器來檢測零序電流，接線如圖14.2-5所示；電纜出線是采用零序電流互感器，電纜穿過零序電流互感器內(nèi)孔，電纜頭的接地線務(wù)必穿過零序電流互感器后再接地，接線如圖14.2-6所示。圖14.2-5三相電流組成濾過器（架空線路）圖14.2-6零序電流互感器（電纜線路）10kV系統(tǒng)中性點經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)根據(jù)接地故障電流大小，劃分低電阻或高電阻接地。當(dāng)接地故障電流大于或等于100A而小于或等于1000A時，為低電阻接地方式；接地故障電流小于10A時，為高電阻接地方式。低

電阻接地方式的接地故障電流一般情況下選擇為300A?800A,10kV系統(tǒng)低電阻接地方式接地電阻不同地區(qū)選擇為10c或16C。中性點經(jīng)低電阻接地方式，接地故障電流Id較大，切斷故障回路時間內(nèi)，有較大的接地故障電壓Uf,低壓系統(tǒng)接地型式為TN系統(tǒng)時，外露可導(dǎo)電部分與變壓器低壓中性點共用接地體，接地故障電壓Uf傳導(dǎo)到低壓側(cè)，易引起人身電擊或火災(zāi)，如圖14.2-7所示。低壓系統(tǒng)接地型式為TT系統(tǒng)時，外露可導(dǎo)電部分與變壓器低壓中性點有相互獨立的接地體，接地故障電壓Uf傳導(dǎo)到低壓側(cè)，易引起工頻過電壓如圖14.2-8所示。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一般低壓電氣設(shè)備允許工頻過電壓與故障電路切斷時間要求：允許承受的工頻過電壓為U0+250V時,切斷故障電路時間大于5s；允許承受的工頻過電壓為U0+1200V時，切斷故障電路時間小于或等于5s。料所 高壓畀對E電力變遷第觸并關(guān)柜圖14.2-7高壓系統(tǒng)的接地故障電壓傳導(dǎo)到TN系統(tǒng)內(nèi)RO%Ur=I<j*Rp圖14.2-8高壓系統(tǒng)的接地故障電壓引起TT系

統(tǒng)工頻過電壓中性點經(jīng)低電阻接地方式，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障，立即切斷故障電路，供電的連續(xù)性得不到保證。根據(jù)以上的所述，10kV不接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地故障時的故障電壓幅值不高，但存在時間很長。低壓采用TN系統(tǒng)供電時，故障電壓沿PEN線或PE線傳導(dǎo)，采取主等電位聯(lián)結(jié)措施降低預(yù)期接觸電壓。10kV經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地故障時的故障電壓雖時間不長，但幅值很高。低壓采用TN系統(tǒng)供電時，應(yīng)采取以下措施：變電所內(nèi)設(shè)置兩組接地極；采用主等電位聯(lián)結(jié)措施；在主等電位聯(lián)結(jié)范圍外供電時,采用局部TT系統(tǒng)供電。低壓采用TT系統(tǒng)供電時，變電所的外露可導(dǎo)電部分的接地電阻不超過1◎或帶有已接地的合適的有金屬護(hù)層的高壓電纜和低壓電纜總長度超過1km。10kV系統(tǒng)中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)

圖14.2-9中性點經(jīng)電阻接地接地故障等值電路

中性點經(jīng)電阻接地接地故障等值電路中，若忽略電源的零序阻抗，則接地故障電流I為