10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式探究

周德業(yè)（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門新會(huì)供電局，廣東　江門　529100）

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10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式探究

周德業(yè)
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門新會(huì)供電局，廣東江門529100）

摘要：中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地是一種全新的配網(wǎng)故障排查方法，其中消弧線圈能夠用來補(bǔ)償電容，促進(jìn)單相接地故障自動(dòng)化回歸常態(tài)，同時(shí)，其并聯(lián)電阻也能發(fā)揮電壓控制功能，并能實(shí)現(xiàn)單相接地故障選線。本文首先分析了消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式的構(gòu)造、運(yùn)行原理，以及該接地方式的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)；消弧線圈；并聯(lián)電阻；接地方式

0　引言

10kV配網(wǎng)是低壓配網(wǎng)的典型代表，使用范圍較廣、數(shù)量較多，其中性點(diǎn)接地模式關(guān)系到整個(gè)配網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。如果對(duì)中性點(diǎn)的接地做特殊處理，例如：經(jīng)消弧線圈接地，則能夠有效控制故障電流，也能使得故障線路及時(shí)回歸常態(tài)。然而，這其中存在電壓超高問題，會(huì)影響故障的安全監(jiān)測(cè)，對(duì)于這一問題可以通過并聯(lián)電阻來解決，從而輔助故障檢測(cè)，然而，這其中最關(guān)鍵是要把握好電阻值的大小，應(yīng)該根據(jù)故障電流的大小對(duì)電阻值做出科學(xué)選擇。

1　消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式的結(jié)構(gòu)

其主體結(jié)構(gòu)為：自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈，控制器、檢測(cè)元件、接地變壓器等，不同部件的功能和作用主要體現(xiàn)在：Z型接地變壓器，主要負(fù)責(zé)供應(yīng)系統(tǒng)中性點(diǎn)；消弧線圈，發(fā)揮電容電流補(bǔ)償作用；可調(diào)電容器組，發(fā)揮電感調(diào)節(jié)作用；可調(diào)電阻器，防止電壓過大功能；中性點(diǎn)電壓互感器，能夠得到中性點(diǎn)位移電壓；母線電壓互感器，主要收到母線電壓。

2　消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式的運(yùn)行原理

當(dāng)配網(wǎng)處于常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，控制器則發(fā)揮著動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)測(cè)量功效，主要能夠測(cè)出中性點(diǎn)位移的電壓，同時(shí)，也能測(cè)得消弧線圈中通過的電流大小。當(dāng)測(cè)量所得量發(fā)生變化，可以對(duì)消弧線圈電感加以調(diào)整，再通過回路方程最終求得配網(wǎng)的電容電流，當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障，同時(shí)配網(wǎng)零序電壓不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍，控制器此時(shí)則能發(fā)揮消弧線圈調(diào)節(jié)作用，根據(jù)前期所設(shè)的脫諧度使其達(dá)到補(bǔ)償狀態(tài)。故障最初發(fā)生時(shí)，為了使消弧線圈補(bǔ)償功能得以有效發(fā)揮，不需要立即連接并聯(lián)電阻，這樣也能控制故障相電壓的回升速度，通過這種方式來確保瞬間故障自動(dòng)恢復(fù)。過一會(huì)兒后，倘若發(fā)現(xiàn)零序電壓依然保持，則可以連接并聯(lián)電阻，這樣就有效排除了由于諧振所導(dǎo)致的虛幻接地故障，零序電壓如果還未消失，就意味著配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)了永久性接地故障。

3　單相接地故障監(jiān)測(cè)的原理

3.1理論原理

當(dāng)L3線中C相發(fā)生接地時(shí)，其對(duì)地電容則出現(xiàn)短路，實(shí)際的配網(wǎng)電容電流具體流向如圖1所示。上圖中：XL-——消弧線圈，K1——投切開關(guān)，Rn——中性點(diǎn)并聯(lián)電阻，K2——投切開關(guān)。C01——C03則主要為等效對(duì)地電容。

在不考慮配網(wǎng)系統(tǒng)電導(dǎo)泄漏的情況下，如果發(fā)生單相接地，則其等效電路圖如圖2所示。

安裝Rn，零序電壓U0將下降，對(duì)應(yīng)有下面的公式：U0=UN=-Ec/R+（1/Rn+1/jwL+j3wCΣ）-1

當(dāng)U0下降，發(fā)生故障的區(qū)域，其內(nèi)部將殘留一部分零序電流，其無功分量則將逐步下降，相反，有功分量卻對(duì)應(yīng)上升，零序電流整體處于上升勢(shì)頭。

當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，并聯(lián)電阻則將出現(xiàn)一定的阻性電流，此電流將朝著一定的方向流動(dòng)，具體流向中性點(diǎn)到故障接地點(diǎn)之間的線路。這樣Rn將出現(xiàn)有功電流，該電流位于故障線路始端與故障區(qū)域二者中間，其相位同零序電壓之間差180度。如果是過補(bǔ)償狀態(tài)下，發(fā)生故障的線路，其無功電流則更加超前，大于零序電壓90度，所以，零序電流和電壓二者的相位差處于90-180度之間。

如果L3發(fā)生故障，則該線路的零序電流為如下公式：

故障點(diǎn)負(fù)荷端的零序電流：3I03=IA3+IB3+Ic3=3jwC’03U0

3.2數(shù)值計(jì)算分析

（1）并聯(lián)電阻大小的判斷。并聯(lián)電阻在配網(wǎng)系統(tǒng)故障排查中發(fā)揮著至關(guān)重要的功能和作用，具體體現(xiàn)在：有效控制過電壓，通過供應(yīng)有功電流來輔助故障的監(jiān)測(cè)，據(jù)此要對(duì)電阻值的大小做出合理判斷，具體的選值應(yīng)該遵以下標(biāo)準(zhǔn)：如果故障電流較小，例如：在10A以下，確保所并聯(lián)的電阻能夠發(fā)出相對(duì)明顯信號(hào)，作為故障提示，通過這種方式來縮小故障查找范圍，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。由于本文所面對(duì)的配網(wǎng)電壓為10-12kV，如果出現(xiàn)單相接地故障，中性點(diǎn)位移電壓降低，達(dá)到7kV，對(duì)于這種情況，通常適合選擇600歐的電阻值，以此能實(shí)現(xiàn)對(duì)故障電流的有效查找。（2）單相接地故障的科學(xué)選線。當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障后，引進(jìn)600歐的并聯(lián)電阻，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)故障線路與非故障線路在零序電流有功分量方面存在明顯差異，同時(shí)同零序電壓方向相反。

4　消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式的運(yùn)用

此接地方式一般較為適合架空電網(wǎng)，也適合于混合式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在故障監(jiān)測(cè)過程中，通常適合并聯(lián)600歐姆的電阻?？梢詤⒄针娋W(wǎng)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模等來執(zhí)行各類方案：

要根據(jù)配網(wǎng)的電容電流大小來選配消弧線圈，具體如表1所示。

表1　電容電流與消弧線圈對(duì)照表

5　總結(jié)

消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式的應(yīng)用為配網(wǎng)運(yùn)行帶來了多方面的優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在：消耗線圈通過補(bǔ)償電流，能夠及時(shí)解除故障，使電網(wǎng)回歸到正常運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，在故障處理方面，并聯(lián)電阻也能發(fā)揮故障選線、定位的作用，同時(shí)能控制電壓無限升高。

通過并聯(lián)電阻，對(duì)應(yīng)將出現(xiàn)零序電流有功分量、增量，能夠達(dá)到對(duì)接地故障的精準(zhǔn)檢查。這其中要把握好所并聯(lián)的電阻的大小，通常為600歐為最佳，是因?yàn)檫@一電阻值能夠?qū)收线M(jìn)行精準(zhǔn)選線，也能有效控制故障電流值。要對(duì)各個(gè)線路進(jìn)行對(duì)比來判斷故障線路，當(dāng)發(fā)現(xiàn)零序電流有功分量變大、有功增量變大則可以判定為故障線路。

對(duì)于故障點(diǎn)的查找，則應(yīng)該豎向?qū)Ρ裙收暇€路中不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通常如果發(fā)現(xiàn)零序電流有功增量數(shù)值為正值，則可判斷出故障出現(xiàn)在電源附近線路。

參考文獻(xiàn)：

［1］曾祥君，尹項(xiàng)根，張哲等.配電網(wǎng)接地故障負(fù)序電流分布及接地保護(hù)原理研究［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2001，21（06）:84-89.

［2］劉和平，江渝.基于快速調(diào)節(jié)消弧線圈的小電流接地系統(tǒng)選線方法［C］.北京:第三屆北京輸配電技術(shù)國(guó)際會(huì)議論文集，2011.

［3］蔡雅萍.10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)靈活接地方式及接地故障檢測(cè)系統(tǒng)的研究［D］.北京:中國(guó)電力科學(xué)研究院，2012.

［4］董振亞.城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展和改進(jìn)［J］.中國(guó)電力，1998（08）.

［5］毛柳明，周恒逸.10kV配電網(wǎng)小電阻接地系統(tǒng)單相接地故障特性研究［J］.湖南電力，2014（25）.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.190