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4、从减小故障点接地短路电流考虑
故障点的单相接地短路电流越大,故障时对故障设备的损害越大,从减小单相接地故障电流对故障设备的损害程度考虑,中性点接地电阻的阻值越大越好。
综上所述,中性点接地电阻阻值的选择是一个综合性的技术经济问题,根据各个配电网的具体条件、特点全面分析比较,选择最佳方案。
(二)、中性点接地电阻器的选择
1、中性点接地电阻柜的选择:
在中性点经电阻接地系统中,要求中性点接地电阻具有更高的可靠性。如果中性点电阻由于质量或其他原因发生故障,将使系统处于中性点不接地方式运行。这时如发生单相接地故障,流经故障线路故障电流仅为系统的单相接地电容电流,故障电流将远小于带电阻接地时的数值,零序保护可能拒动;由于系统单相接地电容电流较远大于10A,往往会引起波及整个系统的、幅值很高的间歇性弧光接地过电压及谐振过电压,有时还会引起非故障相绝缘击穿,造成重大的设备烧毁事故,危及系统的安全运行。
在选择中性点接地电阻柜时,应保证在以下几个方面具有良好的性能:
1)电气性能:电阻材料的电阻率大;电阻温度系数小,电阻值稳定。
2)机械性能:具有高强度、高韧性;再高温下能保持较高的机械强度,在温度骤升、骤降运行条件下,机械性能保持稳定,不脆化。
3)温度特性:熔点高,能承受较高的运行温度。
4)通风散热:具有合理的冷却通风设计,保证电阻元件各部位均匀散热,避免局部高温烁热点,在允许时间内通过额定电流,柜内电阻元件的最高温升不超过允许值。
2、以某风电场中性点接地电阻为例,其接地电阻的主要参数为:
1)系统额定线电压Ue(kV)=35kV
2)电阻器标称电压UR=Ue/(kV)
3)接线方式:
4)短时允许通流IR(A)=400
5)电阻器标称电阻Rn(Ω)=50.5
6)短时通流时间t(s)=10
经过近3年的运行实践证明,风电场的接地变及其接地电阻的选型是合理的、科学的,能保证设备的安全运行。
四、中性点小电阻接地系统相关设备的保护配置
中性点经小电阻接地系统中相关设备的保护配置如下:
1.主变压器
由于主变低压侧为三角形接线,没有形成零序电流流出的回路。所以其保护配置不受中性点接地方式影响,均配置差动主保护、各侧复压过流保护。
2.线路
线路除配置反映线路相间故障的电流速断和过电流保护外,还应配置反映系统单相接地故障的零序过电流保护。所有35kV线路和电容器单元均配有反映相电流的电流互感器三只,构成线路的电流速断、过电流保护,作为本单元发生相间故障时的保护;反映零序电流的零序电流互感器一只,构成线路的零序过流保护,作为本单元发生单相接地故障时的保护,上述保护动作均作用本单元断路器跳闸。一般线路保护采用零序三段式保护。
3.接地变压器
因为系统主变压器都使用Yd的接线,所以35kV系统无中性点引出,接地变接入系统的作用就是为中性点不接地系统,引出一个中性点。接地变配置反映相电流的电流互感器三只,构成接地变的电流速断、过电流保护,作为接地变发生相间故障时的保护,上述保护动作于接地变跳闸;反映零序电流的零序电流互感器一只,构成接地变的零序过流保护,作为主变低压侧、接地变和母线单相接地故障的主保护和线路单相接地的后备保护。上述保护动作第一时限动作于35kV分段,以缩小故障范围;第二时限动作于接地变和主变低压侧断路器跳闸,同时闭锁35kV分段备自投。
接地变的零序过流保护可同时动作与接地变和主变低压侧断路器,也可单独动作与接地变断路器而不跳开主变低压侧断路器。该动作行为视所在变电站35kV系统电容电流大小而定,如果母线的电容电流相加达到140A以上,在接地变跳开系统失去接地点后,系统不允许不接地运行,所以必须同时跳开主变低压侧断路器。如果母线的电容电流经过实测相加70A,可在接地变跳开后继续不接地运行,所以接地变的零序过流保护只跳开接地变断路器,不去跳主变的低压侧断路器,提高了供电可靠性。
经小电阻接地系统保护的合理配置,零序保护的可靠动作及相关保护的配合(包括接地变速断与零序电流、接地变过流与零序电流)以及合理的保护动作行为是小电阻接地系统安全可靠运行的基础。合理的保护配置和正确的保护整定既能快速切除故障线路,缩短故障排查时间,提高35kV配网的供电可靠性,又能有效避免设备损坏及人身触电事故,对保证电力系统安全运行、可靠供电有着重要意义。
五、中性点经小电阻接地系统中单相接地故障的判断与处理
下图为接地变经小电阻接地系统单相接地故障图
当中性点经小电阻接地系统发生单相接地时,一般出现下列迹象:
(1)语音响,监控后台有相应线路保护动作和开关变位告警。
(2)绝缘监察电压表三相指示值不同,接地相电压降低或等于零,其它两相电压升高,此时为稳定性接地。如果绝缘监察电压表指针不停地来回摆动,出现这种现象即为间歇性接地。
(3)当发生弧光接地产生过电压时,非故障相电压很高,表针打到头,常伴有电压互感器高压一次侧熔体熔断,甚至严重烧坏电压互感器。
(4)当发生单相接地时,接地相对地电压很低,金属性接地时对地电压降至零,其它两相对地电压略有升高。
(5)在系统发生单相接地时,流过接地变的每相的相电流是流过中性点电流的1/3。如果中性点电流为600A,则相电流为600A/3=200A。
当中性点经电阻接地接地系统发生上述迹象时,值班人员应沉着冷静,及时向上级调度和生产领导汇报,并将有关现象作好记录,根据信号、表计指示、天气、运行方式等情况,判断故障。值班人员应迅速寻找接地点,并及时隔离。
六、结论
电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题,它与系统的供电可靠性、人身安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰(电磁环境)及接地装置等问题有密切的关系,接地方式的选择最根本的要求是保证电气设备的安全、经济、可靠运行。同时,还要提高设备检修人员的技术水平,积极改善设备的运行条件,加强设备的检修、维护、技术管理,提高设备的绝缘水平。
参考文献:
[1]李福寿.中性点非有效接地电网的运行[M].北京:水利电力出版社,1993.
[2]陈德树.计算机继电保护原理与技术[M].北京:中国电力出版社,1992.
[3]肖白,束洪春,高峰.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J].继电器,2001(4).
[4]文芸,赵慧,张晶.10kV小电阻接地系统的保护配置和整定.江西电力第34卷2010年第6期
作者简介:
胡海波
工作单位:华润电力西南大区黔程风电场
研究方向:电气设备运行和维护
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