1、题目 南安电网 10kV 配电网中性点运行方式分析 专 业：电气工程及其自动化学 院： 电气工程学院 年 级： 学习形式： 学 号： 论文作者： 指导教师： 职 称： XXX 学院 制完成时间： 1摘要本论文就是针对南安地区lOkV配电网中性点接地方式的选择问题进行研究。论文首先对10kV配电网中性点运行的各种方式进行分析，比较各种运行方式的特点，然后对南安地区lOkV配电网现状进行全面的调研，并对各变电站 lOkV母线电容电流进行实际测量，为正确选择中性点接地方式提供准确的基础资料。论文还对南安地区目前正在采用的小电阻接地方式进行总结，结合实际运行效果提出其优缺点，并对其存在问题提出了进一步
2、的改进措施。通过对南安地区10kV配电网的深入调查、研究、试验，得出南安市区、官桥、水头及石井 lOkV配电网可以继续采用小电阻接地方式，而南安北区lOkV 配电网采用消弧线圈接地方式更好的结论。关键词：10kV电网；中性点接地方式；小电阻；消弧线圈2AbstractThis paper is aimed at nanan district lOkV distribution network neutral point grounding way choice question for study. Paper first for 10 kv distribution network neut
3、ral point operation of a variety of ways to carry on the analysis, compare the characteristics of all kinds of operation mode, and then to conduct a comprehensive investigation about the present situation of nanan district lOkV distribution network, and the actual measurement for each substation lOk
4、V busbar capacitance current to, as the basis for correct selection of neutral point grounding way to provide accurate information. Paper also for Southampton region is currently using the small resistance grounding mode of summarized, combining with the actual running effect their advantages and di
5、sadvantages are put forward, and the problems existed in further improving measures are put forward. Through in-depth survey of nanan district 10 kv power distribution network, research and test, it is concluded that nanan city, officer, bridge, water head and ishii lOkV distribution network can con
6、tinue to use small resistance grounding mode, the south north lOkV distribution network using the conclusion of arc suppression coil grounding way better.Key words: 10 kv power grid, Neutral point grounding way; Small resistance; Arc suppression coil3目 录摘要 .Abstract .目 录 .1 绪论 .32 10kV 配电网中性点接地运行方式
7、.52.1.1 中性点不接地方式 .52.1.2 中性点经消弧线圈接地运行方式 .72.1.3 中性点经小电阻接地运行方式 .93 南安市区 10kV 配电网现状 .183.1 南安市区电网现况 .19311 南安市地理情况 .193.1.2 南安市区主网现状 .193.1.3 南安市区 10kV 配电网现状 .193.2 电容电流测量 .20321 测试方法 .203.2.2 测试条件 .203.2.3 测量结果 .213.2.4 测量结果分析 .223.3 南安市区 10kV 配电网中性点接地方式的现状 .234 南安市区 10kY 配电网中性点接地方式的选择 .254.1 南安市区 10
8、kV 配电网中性点接地方式的选择 .254.1.2 小电阻接地方式的优化 .264.2 南安沿海地区 10kV 配电网中性点接地方式的选择 .284.2.1 南安沿海地区 10kV 配电网中性点接地方式的选择 .28422 新型的中性点补偿接地方式 .29参考文献 .33致谢 .3541 绪论1.1 问题的提出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、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通讯干扰(电磁干扰)以及接地装置等问题有密切关系。中性点接地方式的正确选择及其在不同条件下的实旋具有越来越重要的意义。选择配电网中性点接地方式，应根据各地电网结构、电
9、容电流水平，电缆化程度，负荷重要程度等实际情况进行结合经济技术比较后决定，最重要的指标是电容电流水平，当接地故障电容电流较大时，一般采用中性点经消弧线圈接地或经电阻接地，这一观点各地供电局基本形成共识，但究竟是采用中性点经消弧线圈有利，还是采用中性点经电阻接地更好，却有很大的争议。厦门供电局的要焕年高级工程师就极力反对10kV城市电网中性点采用小电阻接地方式，而是推荐消弧线圈接地方式，他认为：采用小电阻接地方式，人为地增加了接地故障电流，对人身安全、设备安全、通信干扰带来了不少问题和麻烦，特别是新型消弧线圈技术有了较大的发展，微机接地保护在不增大故障电流的条件下，照样可以有选择性地跳开故障线路
10、，更显示了谐振接地方式的优势。南安市的lOkV城市电网中性点接地方式的变更有力地支持这一观点。南安于 1993年开始将原来所有消弧线圈接地的lOkV城市电网改为小电阻接地的运行方式，经过几年的运行，发现线路和跳闸次数太多，最多一天跳闸4次，重合不成功，强送成功，或强送不成功，查不到故障点，再强送成功。南安小电阻接地系统的运行方式先后发生多起因铸铁电阻热容量不够，单相接地过渡电阻的影响及整定值偏大导致电阻柜烧毁事故。另外，发现中性点经电阻接地的10kV 电网对有些接地故障不能及时跳闸，从而危及人身安全。南安供电局认为lOkV 城市电网中性点经电阻接地运行方式存在较多的问题，比较后认为弊大于利。由
11、于将中性点经电阻接地运行方式全部又改为经消弧线圈接地方式具有相当大难度，因此南5安供电局现在继续维持经电阻接地的运行方式，而将新投lOkV 城市电网中性点接地方式改为经消弧线圈接地的运行方式。山东省城市lOkV 配电网系统中性点，在市中心和市区的110kV变电站几乎全部采用经自动跟踪消弧线圈接地方式。另一方面，广州、上海、北京、合肥许多火城市的lOkV 城区电网己将原来中性点不接地或经消弧线圈接地方式改为经小电阻接地的运行方式。经过多年的运行表明：中性点经小电阻接地方式的10kV城区电网在一定程度上限制了内部过电压水平，从而减轻了对设备绝缘，特别是进口设备绝缘的威胁，并对一些接地故障能迅速切除
12、。南安市lOkV电网中性点接地方式既采用小电阻接地又采用消弧线圈接地，到2004年10月，南安供电局已投运的变电站共装设lOkV 中性点接地系统213套，其中经小电阻接地方式有122套，经消弧线圈接地有91套，有9个变电站未装设中性点接地系统，属于不接地方式。所建变电站lOkV 中性点均为经小电阻接地方式或经消弧线圈地方式口。62 10kV配电网中性点接地运行方式2.1 10kV配电网中性点接地方式目前世界上运行的10kV配电网，其中性点接地方式共有两大类 6种：小电流接地方式类，包括有消弧线圈接地，不接地和高电阻接地；大电流接地方式类，包括有低电阻、低电抗和直接接地。应用最广泛的有3种：不接
13、地、消弧线圈接地和小电阻接地。2.1.1 中性点不接地方式中性点不接地电网线路发生二相或三相短路时，由于故障电流值大，通过继电保护可实现故障线路快速跳闸，发生单相接地故障时，故障电流为三相对地电容电流之和。在以架空线路为主的电网中， 不过数安到数十安，在以电缆线路为主的/CI电网中， 值可达数百安，一般说这种接地电容电流数值不会引起继电保护动/CI作跳闸，因此，电网将带一相接地继续运行，发生单相接地时，其它非接地相对地电压升高到 倍相电压，A、B、C三相之间的线电压，仍保持不变，不影3响对用户的正常供电，因此，允许故障持续运行2小时。由于单相接地，电网中性点电压发生位移，可以利用这个中性点位移
14、电压发出讯号，使运行人员有足够时间利用异常信号寻找并排除故障点。当一相接地电容电流不大时，接地电弧会迅速自行熄灭，电网即可恢复正常运行；当一相接地电容电流较大时，电弧不易熄灭，产生熄弧与重燃交替出现的状态。这时将出现较为严重的过电压现象，称为弧光接地过电压。此种过电压，可分为瞬间、间歇、稳定三种，稳定电弧接地过电压是接地电弧在短间7隙中稳定燃烧引起的，它和前两者不同的是作用时间长、可达数十分钟，根据实测结果，其中最大值可达到3.5倍相电压，绝大部分小于3.0倍相电压，这个数值对正常电气绝缘来说应能够承受，但当存在绝缘弱点时，可能发生击穿，从而发生两相两点，甚至多点接地现象。中性点不接地电网的另
15、一缺点是容易发生电压互感器的铁芯饱和引起谐振过电压。在中性点不接地系统中10kV母线常接有测量和监视系统对地绝缘的电磁式电压互感器。于是，网络对线参数除了电力设备和导线(或母线)对地电容之外，还有电压互感器的励磁电感L，如图2.1所示，正常运行时，电压互感器的励磁阻抗是很大的，所以网络对地阻抗仍呈容性，三相基本平衡，电网中性点的位移电压很小。但当系统中出现某些扰动，使电压互感器三相电磁饱和程度不同时，电网中性点就有较高电压的位移电压，也可能激发起谐波谐振过电压。图2.1 带有Yo结线电压互感器的三相回路电网运行中常见的电压互感器铁芯饱和引起谐振过电压情况有：带电压互感器的空载母线突然合闸，使某
16、一相或两相绕组内出现巨大的涌流使电压互感的铁芯饱和；线路瞬间单相弧光接地，使健全相电压突然升至线电压，而故障相在接地消失时又可能有电压的突然上升，在这些暂态过程中也会有很大的涌流；系统负荷发生剧烈变化时，所产生的暂态冲击也会引起谐振过电压。谐振发生时会造成系统过电压和电压互感器过电流，使到系统中弱绝缘设备发生对地闪络和电压互感器的高压保险熔断，甚至烧毁电压互感器。据资料记载对南8安供电局水头变电站和湖美变电站进行的统计，98年9月至95年5月在水头变电站10kV III段母线电压互感器共发生熔断高压熔断器8次，99年7月至8月湖美变电站10kV I、II段母线分别发生熔断高压熔断器 5次和6次
17、，2001年5月1 8日石井变电站在10kV线路出现接地时，10kV II段电压互感器B、C相烧毁，高压熔断器熔断，以上变电站均采用中性点不接地方式运行。2.1.2 中性点经消弧线圈接地运行方式在电网中性点与地之间接入电感线圈后，单相接地的电容电流将得到补偿。如能使故障点的残余电流减少时，就可促使电弧自动熄灭，起这种作用的可调电感线圈即为消弧线圈，因为电网单相接地电容性电流得到电感性电流的补偿，故这种电网也称补偿电网，这种接地方式也称为谐振接地方式。1谐振接地系统的补偿方式如图22所示，当电力系统发生单相接地时，通过接地点的总电流为电感电流和全系统电容电流的矢量和。电感电流与电容电流方向相反，
18、当消弧线圈中形成感性电流与接地电容电流大小接近时，故障点的电流变得很小或接近于零，当电流过零时电弧熄灭，消弧线圈还可以减少故障相电压的恢复速度从而减少电弧重燃的可能性。图22单相接地时补偿电网的接线图设电网的电容电流为 消弧线圈的电感电流为 ，则电网对电容电流的补CI LI9偿情况表示为：(2.1)CLI其中 = , (2.2 )CIU03LI式中 一脱谐度， 一相对地电压(正常时)若 = ，则 =0，称为全补偿，此种状态时，故障点残流最小，但系统CIL将发生串联谐振，中性点位移电压将达到极高的数值，对系统运行不利，电网运行中，应避免出现这种全补偿运行方式。若 ，则 0，称为欠补偿，此种状态下
19、，如果发生线路跳闸或线路CIL断线使系统电容电流变小而接近电感电流，将可能产生全补偿，电网运行中不采用这种欠补偿运行方式。若 时， 0，称为过补偿，此种状态下，避免了由于谐振引起的中CIL性点过电压，得到了广泛的应用。消弧线圈的存在，使电弧晕燃的次数大为减少，从而使高幅值的过电压出现的几率较小。一般情况消弧线圈接地失谐度不大，如果线路不对称度很大，特别是断路器非全相操作，线路发生单相或二相断线时，对于消弧线圈接地系统，在某些条件下有可能发生串联谐振，需加以防止。中性点经消弧线圈接地的主要优点是减少了接地故障电流，也降低了弧隙的恢复电压上升速度，从而达到了使电弧易于熄灭和难以重燃的目的。而且脱谐度越小，这种作用越显著。然而太小的脱谐度将导致正常运行中较大的中性点位移，因此必须综合两方面的要求确定合适的脱谐度。目前我国过电压保护规程规定，中性点经消弧线圈接地系统采用过补偿方式，其脱谐度不超过10；即使由于消弧线圈容量不够而不得不采用欠补偿方式时，脱谐度也不要超过10；同时还要求中性点位移电压一般不超过相电压的15。最后应当指出，消弧线圈的作用并不是降低弧光接地过电压，而是由于它
