淺析電力系統(tǒng)諧振接地及接地電流自動(dòng)補(bǔ)償裝置
時(shí)間：2020-11-02 11:27:00 閱讀： 次
一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性的技術(shù)問(wèn)題
它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、絕緣水平、過(guò)電壓保護(hù)、繼電保護(hù)、通信干擾（電磁環(huán)境）及接地裝置等問(wèn)題有密切的關(guān)系。
電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)較多，不同額定電壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式也各有特點(diǎn)。在110kV以下的中壓范圍內(nèi)，我國(guó)和許多其它國(guó)家的電網(wǎng)普遍都采用小電流接地方式，其突出的特點(diǎn)是單相故障接地電弧能自行熄滅。小電流接地方式是非有效接地，其中以中性點(diǎn)諧振（經(jīng)消弧線圈）接地方式最受關(guān)注。中性點(diǎn)諧振接地涉及的技術(shù)問(wèn)題較多，近年來(lái)發(fā)展變化也較快，運(yùn)行特性也已得到優(yōu)化。
二、中性點(diǎn)接地方式的有關(guān)概念
在討論中性點(diǎn)諧振接地方式前，有必要先明確有關(guān)中性點(diǎn)接地方式的幾個(gè)概念。
2．1零序阻抗
零序阻抗是中性點(diǎn)接地方式問(wèn)題中的一個(gè)基本物理概念。根據(jù)電路理論，電網(wǎng)的電壓和電流可分解為正序、負(fù)序和零序三個(gè)對(duì)稱系統(tǒng)，零序電流所流經(jīng)的回路阻抗則稱為零序阻抗。各種中性點(diǎn)接地方式的實(shí)質(zhì)其實(shí)就是零序阻抗的大小不同，或者說(shuō)是零序阻抗與系統(tǒng)正序阻抗的比值大小不同。
2．2中性點(diǎn)諧振接地
一般將中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地稱為中性點(diǎn)諧振接地。雖然調(diào)諧電感只在一個(gè)不大的范圍內(nèi)變動(dòng)，但系統(tǒng)的零序阻抗卻接近無(wú)限大。在一般情況下，運(yùn)行中的消弧線圈和自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置多采用略微偏離諧振點(diǎn)的過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行方式，由于“諧振接地”這一技術(shù)術(shù)語(yǔ)比較符合中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的實(shí)際情況，因此中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)通常稱之為諧振接地系統(tǒng)。
2．3中性點(diǎn)非有效接地
這個(gè)范疇包括以單相接地電弧能夠自行熄滅為條件的中性點(diǎn)不接地、諧振接地和高電阻接地等系統(tǒng)，以及接地電弧不能自行熄滅的中性點(diǎn)經(jīng)中、低電阻和中、低電抗等接地的系統(tǒng)。
2．4小電流接地方式、大電流接地方式
電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式主要有兩大類：
凡是單相接地電弧能夠瞬間自行熄滅者，屬于小電流接地方式。主要有中性點(diǎn)諧振（經(jīng)消弧線圈）接地方式、中性點(diǎn)不接地方式和中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式等。
凡是需要斷路器遮斷單相接地故障者，屬于大電流接地方式。主要有中性點(diǎn)直接接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)低電抗、中電阻和低電阻接地方式等。
三、中性點(diǎn)諧振接地方式的應(yīng)用
國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)中采用了各種接地方式，但總的來(lái)說(shuō)中性點(diǎn)諧振接地方式在國(guó)內(nèi)外中、高壓電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)接地系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
3．1中壓電力系統(tǒng)
小電流接地方式和大電流接地方式在中壓電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地中都有應(yīng)用，其中最具代表性的為中性點(diǎn)諧振接地方式和低電阻接地方式。
美國(guó)中壓電網(wǎng)一般采用中性點(diǎn)經(jīng)低、中電阻或直接接地等方式，很少采用諧振接地方式。造成這種情況主要是由于歷史的原因和其現(xiàn)在的經(jīng)營(yíng)體制有關(guān)，但是在美洲電網(wǎng)諧振接地的方式卻在增多。
日本電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)以前主要采用諧振接地方式，二戰(zhàn)后因美國(guó)原因改為了大電流接地方式，但后來(lái)中性點(diǎn)諧振接地和不接地方式得到了很大的發(fā)展。
此外，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的歐洲中壓電網(wǎng)主要采用小電流接地方式，如德國(guó)、法國(guó)、瑞典以及芬蘭、意大利、奧地利的中壓電網(wǎng)普遍采用諧振接地方式，獨(dú)聯(lián)體和東歐的幾個(gè)國(guó)家，諧振接地方式在中壓電網(wǎng)中都占有相當(dāng)?shù)幕蚪^對(duì)的優(yōu)勢(shì)。
法國(guó)電力公司對(duì)全國(guó)電網(wǎng)技術(shù)政策進(jìn)行了通盤(pán)考慮，在1990年前后開(kāi)始了中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的改造工作，將運(yùn)行了30年的大電流接地方式全部改為諧振接地方式運(yùn)行。
北歐的斯堪地那維亞半島幾國(guó)中，電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)也廣泛采用諧振接地方式。芬蘭全國(guó)的10～20kV中壓電網(wǎng)都采用小電流接地方式，中性點(diǎn)不接地和諧振接地方式運(yùn)行的各占80％和20％。另外，德國(guó)柏林的30kV、俄羅斯莫斯科的35kV、奧地利維也納的26kV、瑞士日內(nèi)瓦的18kV等中壓電纜網(wǎng)絡(luò)，中性點(diǎn)也都采用諧振接地方式，運(yùn)行情況良好。
我國(guó)的中壓電網(wǎng)幾十年來(lái)一直采用小電流接地方式，其中大部分中性點(diǎn)不接地運(yùn)行。近幾年國(guó)家和地方大力投資進(jìn)行城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造，電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，電纜線路不斷增加，6～35kV中壓配電網(wǎng)原有的中性點(diǎn)不接地方式已不再適宜，而老式手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈接地方式在運(yùn)行中也有許多問(wèn)題，因此應(yīng)改為自動(dòng)消弧線圈接地方式。
電網(wǎng)中的電容電流是選擇消弧線圈參數(shù)的主要依據(jù)。我國(guó)及前蘇聯(lián)對(duì)電網(wǎng)電容電流的限值作了如下規(guī)定：對(duì)于非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的3～6kV電網(wǎng)的電容電流IC的限值為30A，10kV電網(wǎng)IC的限值為20A；對(duì)于鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的3～10kV電網(wǎng)和所有的35kV、66kV電網(wǎng)，IC的限值為10A。3～10kV電纜線路構(gòu)成的中壓電網(wǎng)的IC限值為30A。當(dāng)電網(wǎng)IC分別大于以上限值又需在接地故障條件下運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)采用消弧線圈（諧振）接地方式。
3．2高壓電力系統(tǒng)
高壓電力系統(tǒng)一般指110～220kV系統(tǒng)。有的國(guó)家曾在220kV系統(tǒng)采用諧振接地方式，如德國(guó)、瑞典、挪威、芬蘭和奧地利等一些國(guó)家的220kV高壓電力系統(tǒng)，在其發(fā)展過(guò)程中中性點(diǎn)曾采用諧振接地方式，后來(lái)由于電網(wǎng)規(guī)模過(guò)大和互相跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)等原因，中性點(diǎn)相繼改為有效接地方式運(yùn)行�，F(xiàn)在220kV系統(tǒng)采用有效接地方式的看法已經(jīng)較一致，但也不排除個(gè)例。
110kV的系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式一直有著不同的看法。我國(guó)疆土遼闊，各地的氣象、地理和地質(zhì)等條件有很大差別，但是原來(lái)110kV系統(tǒng)統(tǒng)一按有效接地方式設(shè)計(jì)，電力設(shè)備也按這一方式制造，結(jié)果給安全運(yùn)行帶來(lái)了諸多麻煩。在我國(guó)“第一個(gè)十年科技規(guī)劃”中，110kV電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式作為重大課題列入其中，并開(kāi)展了試點(diǎn)工作，試點(diǎn)結(jié)果證明，在一些特殊條件的110kV系統(tǒng)中，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地是行之有效的辦法。另外，我國(guó)東北地區(qū)原來(lái)的154kV系統(tǒng)中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線圈接地方式成功運(yùn)行近30年也說(shuō)明了這一點(diǎn)。
在超高壓、特高壓電力系統(tǒng)中，采用消弧線圈熄弧原理熄滅潛供電流電弧并配置單相重合閘的技術(shù)也是一種電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。
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