中性点接地数目对系统的影响 | ||
摘要:该文通过分析中性点接地数目不同,对短路电流、避雷器、断路器及继电保护的影响,得出中性点接地数目及接地点的确定原则。 关键词:中性点;接地;短路电流;零序电抗;零序电压;零序电流 中图分类号:TM5 文献标志码:A 文章编号:1003-0867(2005)05-0010-02 1 对短路电流的影响 如图1所示,变压器中性点经开关与大地连接。若运行中接地开关QS1、QS2闭合,K点发生接地短路时,零序网络如图2所示。若QS1断开,QS2闭合时K点发生接地短路时,零序网络如图3所示。由图2、图3看出,接地数目减少,接地的并联支路减少,网络零序电抗增大。反之,网络零序电抗减小。
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当接地数目增多时,系统单相接地,由于网络零序电抗减小,正序短路电流Ik增大,短路点故障相短路电流 Ik 增大。如果 X0∑ < X1∑,则单相短路电流大于三相短路电流。
2 对避雷器的影响
中性点直接接地系统单相接地时,非故障相对地电压可利用对称分量法求得,其表达式为
令
当K = 1,即X0∑ = X1∑时,U = UΦ;当K < 1,即X0∑ > X1∑时,U > UΦ;当K > 1,即X0∑ < X1∑时,U当 X0∑ = ∞时,系统为小电流接地系统,U = 31/2UΦ。
由以上分析得出,当X0∑ > X1∑时,单相接地产生过电压,零序电抗愈大,过电压数值愈高。雷击输电线路,可能使一相接地,又使另一相有过电压出现,使该相避雷器动作(见图4)。在此情况下,该相避雷器应可靠熄弧,切断工频续流。因此,避雷器的灭弧电压U灭 应大于单相接地电压,即
U灭 > U ⑶
减少中性点接地数目,单相接地时 X0Z 增大,使避雷器的火花间隙数增多,其工频放电电压、冲击放电电压增大,使避雷器保护特性变差。因此,K值应在一定的范围内。
3 对断路器的影响
如图5所示,系统发生三相接地短路时,断路器跳闸,产生电弧,由于三相电流不同时过零,灭弧有先后。若U相电弧先熄灭,此时,加在U相断路器两端工频电压,即为两相接地短路时非故障对地电压,利用对称分量法可求得,其表达式为
中性点直接接地系统,短路点距电源较远时,X1 = X2。将(4)式分子、分母同除以X21,则
当K>1时,Uuo大于UΦ,K值愈大,Uuo 愈大,断路器愈难熄弧。
4 对继电保护的影响
中性点直接接地系统应装有反应接地短路的继电保护,它动作于零序电压、零序电流。如图2、图3所示,当运行方式改变,中性点接地数目变化时,短路点零序电压、零序电流的大小及零序电流分布发生变化。中性点接地数目变化较大时,必须改变保护定值,使继电保护变得复杂。
5 接地点数目及接地点确定原则
运行经验表明,中性点直接接地系统发生单相接地短路的概率最大,为75%左右,三相短路的概率最小,为5%左右。为避免断路器开断最大短路电流,一般通过减少中性点接地数目,减小单相接地短路电流,使其小于三相短路电流。当K > 1时,可使(X1∑较小时,K取较大值;X1∑较大时,K取较小值,一般取 K >1.5)。
为了改善阀型避雷器的保护特性,其灭弧电压按大于等于0.8×31/2UΦ设计,为使单相接地时,非故障相电压小于避雷器的灭弧电压,令
将式⑹代入式⑵,可求得K = 2.5。
为满足,阀型避雷器的灭弧电压又能满足要求,电网一般取K = 1.5~2.5。根据K值大小可确定中性点的数目。
接地点数目的确定应满足继电保护的要求,保持接地点数目和分布基本不变,保证在各种运行方式下短路时,零序电压、零序电流大小及分布保持基本不变,从而使保护整定值不变。
6 受端接地方式与系统关系
某地区220kV变电所及由其转供110kV供电系统网络,110kV地区电网接线主要为线路变压器组接线。
在220kV变电所110kV母线发生单相接地故障时,则
从公式⑺可以看出,受端110kV系统中性点接地数目与系统零序阻抗成反比:系统零序阻抗Xxt0越大,则110kV供电系统零序阻抗Xgd0越小,允许的110kV供电系统变压器中性点接地数目越多;反之系统零序阻抗Xxt0越小,则110kV供电系统零序阻抗Xgd0越大,允许的110kV供电系统变压器中性点接地数目越少。对110kV系统而言,系统零序阻抗Xxt0与220kV系统零序阻抗、220kV变压器零序阻抗等数值有关,因此合理的选择220kV变压器零序阻抗等参数,将对110kV供电系统变压器中性点接地数目的选择具有指导意义。 |