淺談10kV電力系統(tǒng)中性點接地故障.doc

淺談10kv10kV電力系統(tǒng)中性點接地故障胡陽（湖南省電力公司永州電業(yè)局 湖南永州 425000，胡陽）摘要：隨著采用電纜線路的用戶日益增加,系統(tǒng)單相接地電容電流不斷增加,導致電網(wǎng)內(nèi)單相接地故障擴展為事故，原有的中性點不接地運行方式已不能適應，如何采用有效的方法排除故障，提高城鎮(zhèn)電纜供電的可靠率、提升優(yōu)質(zhì)服務水平，是縣級供電企業(yè)急需解決的問題。關(guān)鍵詞：電力電纜 故障點 0 引言隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市建設步伐的加快，在架空線路通道受限制的情況下，電纜線路接地具有安全、對建筑物距離要求小等特點，尤其適合在舊城區(qū)改造和高負荷密度的中心區(qū)、商業(yè)密集區(qū)中建設。，但是伴隨而來的是電纜故障數(shù)量的增加, 。 中性點不接地方式,即中性點對地絕緣,結(jié)構(gòu)簡單,運行方便,不需任何附加設備,投資省、，適用于農(nóng)村10KV10kV架空線路為主長的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡。近些年中性點接地電線電纜故障率占全網(wǎng)故障的16-19，而其中因外力破壞造成的電纜故障占25。由于電纜在地面下敷設,在故障排查等問題上不像架空線路那樣直觀, 而通常外力破壞造成電纜故障后，責任單位都會掩埋現(xiàn)場逃逸，對運行管理部門及時發(fā)現(xiàn)故障點和搶修造成很大困難。在這種形勢下，原有的中性點不接地運行方式已不能適應。一 中性點接地電纜故障發(fā)生原因當中性點不接地的系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時,接在相間電壓上的受電器的供電并未遭到破壞,它們可以繼續(xù)運行,但是這種電網(wǎng)長期在一相接地的狀態(tài)下運行,也是不能允許的,因為這時非故障相電壓升高,絕緣薄弱點很可能被擊穿,而引起兩相短路接地短路,將嚴重地損壞電氣設備。所以,在中性點不接電網(wǎng)中,必須設專門的監(jiān)察監(jiān)測裝置,以便使運行人員及時地發(fā)現(xiàn)一單相接地故障,從而切除電網(wǎng)中的故障部分。在中性點不接地系統(tǒng)中,當接地的電容電流較大時,在接地處引起的電弧就很難自行熄滅,在接地處還可能出現(xiàn)所謂間隙電弧,即周期地熄滅火與重燃的電弧。由于電網(wǎng)是一個具有電感和電容的振蕩回路,間歇電弧將引起相對地的過電壓,其數(shù)值可達(2.5-3)UX,這種過壓會傳輸?shù)浇拥攸c有直接電連接的整個電網(wǎng)上,更容易引起另一相對地擊穿,而形成兩相短路接地短路。主要是以下原因造成：（1）外力破壞。因市政建設、水利、通信等工程施工誤傷運行電纜，近二年占我局電纜故障的25。（2）施工造成機械損傷。由于電纜施工單位未嚴格按照施工標準進行施工，使電纜彎曲過度而損傷絕緣層或屏蔽層等隱患，致使電纜運行一段時間被擊穿。（3）施工工藝差。由于電纜施工人員未按標準施工，造成電纜頭或中間接頭質(zhì)量不合格，電纜運行一段時間后出現(xiàn)電纜頭或中間接頭爆裂現(xiàn)象。（4）電纜過負荷發(fā)熱。電纜長期過負荷運行造成過熱，電纜絕緣加速損壞，導致電纜終端接頭、中間接頭或電纜薄弱處首先被擊穿。 （5）受過電壓影響。由于電纜絕緣存在某種嚴重缺陷，當該電纜線路遭受雷擊或其它沖擊過電壓時，使電纜絕緣擊穿。 （6）產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。由于電纜及電纜附件本身質(zhì)量存在缺陷，出現(xiàn)進水、氣泡、砂眼等現(xiàn)象，在電纜運行一段時間被擊穿。二 避免中性點接地的故障消除的運行方式 中性點不接地系統(tǒng)，即是中性點對地絕緣。這種接地方式結(jié)構(gòu)簡單，運行方便，不需任何附加設備，投資經(jīng)濟。適用于lOkV10kV架空線路為主的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡。中性點不接地系統(tǒng)優(yōu)點在于發(fā)生單相接地故障時，由于接地電流很小，若是瞬時故障，一般能自動熄弧，非故障相電壓升高不大，不會破壞系統(tǒng)的對稱性，根據(jù)安規(guī)規(guī)定，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后可允許繼續(xù)運行不超過兩小時，從而獲得排除故障時間，相對地提高了供電的可靠性。中性點不接地方式缺點在于因其中性點是絕緣的，電網(wǎng)對地電容中儲存的能量沒有釋放通路。在發(fā)生弧光接地時，電弧的反復熄火與重燃，也是向電容反復充電過程。由于對地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產(chǎn)生弧光接地過電壓或諧振過電壓，其值可達很高的倍數(shù)，對設備絕緣造成威脅。 對于6-10KV10kV系統(tǒng),由于設備絕緣水平按線電壓考慮對于設備造價影響不大,為了提高供電可靠性,一般均采用中性點經(jīng)小電阻接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式，。 中性點經(jīng)小電阻接地方式通過零序電流繼電器來保護線路。其優(yōu)點是:接地時,由于流過故障線路的電流較大,零序過流保護有較好的靈敏度,可以比較容易檢除切除接地線路;系統(tǒng)單相接地時,健全相電壓不升高或升幅較小,對設備絕緣等級要求較低,其耐壓水平可以按相電壓來選擇。在發(fā)生一單相接地故障時,非故障相對電壓不會增高,因而各相對地絕緣即可按相對地電壓考慮,電網(wǎng)的電壓愈高,經(jīng)濟效果愈大,而且在中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中,單相接地電流往往比正常負荷電流小得多,因而要實現(xiàn)有選擇性的接地保護就比較困難,但在中性點直接接地系統(tǒng)中,實現(xiàn)就比較困難,但在中性點直接接地系統(tǒng)中,實現(xiàn)就比較容易,由于接地電流較大,繼電保護一般都能迅速而準確地切除故障線路,且保護裝置簡單,工作可靠，。 但是其缺點也很明顯:由于接地點的電流較大,當零序保護動作不及時或拒動時,將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害,導致相間故障發(fā)生;。首先是發(fā)生單相接地故障時，不允許電網(wǎng)繼續(xù)運行，防止短路電流造成較大的損失，因此可靠性不如小接地電流系統(tǒng)。其次中性點直接接地系統(tǒng)在運行中若發(fā)生單相接地故障時，其接地點還會產(chǎn)生較大的跨步電壓與接觸電壓。此時若工作人員誤登桿或誤碰帶電導體，容易發(fā)生觸電傷害事故。對此需要加強安全教育和正確配置繼電保護及嚴格的安全措施，以避免事故。第三，中性點直接接地系統(tǒng)單相接地故障時產(chǎn)生的接地電流較大，對通訊系統(tǒng)的干擾影響也大，特別是當電力線路與通訊線路平行走向時，由于耦合產(chǎn)生感應電壓，對通訊造成干擾。 中性點經(jīng)消弧線圈接接地方式存在的兩大缺點,也是兩大技術(shù)難題,多年來電力學者致力于解決這些難題,已經(jīng)有了很多成就,具體體現(xiàn)在以下幾個方面: 1.中性點位移電壓由于電網(wǎng)中性點有不對稱電壓存在,回路中便有零序電流流過,于是在消弧線圈的兩端產(chǎn)生了電位差,該電位差就是通常所說的中性點位移電壓。中性點位移電壓的增大會導致非故障相的最高對地電壓升高。但實測表明,電纜網(wǎng)絡中的不對稱度一般都很小,由此導致的中性點位移電壓也因此受到限制,此外運行中還可通過增大失諧度的方法來進一步降低中性點位移電壓(位移電壓并非越低越好,因為降低位移電壓的同時必然會增大故障點的殘流,會對熄弧不利),將其控制在無害的范圍內(nèi)。 2.斷線故障過電壓運行中的補償電網(wǎng),只有在消弧線圈欠補償運行狀態(tài)下,由單側(cè)電源供電的線路發(fā)生斷線故障,同時引起的不對稱度、失諧度的變化綜合不利時方有可能使中性點位移度顯著升高,產(chǎn)生較高的過電壓,而在其它運行狀態(tài)下均不會出現(xiàn)有害的過電壓。對這種可能出現(xiàn)的過電壓,可通過消弧線圈過補償運行、加裝限壓電阻等措施來降低,再加上消弧線圈的鐵芯飽和也會抑制過電壓,因此這種過電壓基本可被限制在無害的范圍內(nèi)。 3.繼電保護的選擇性小電流接地系統(tǒng)的繼電保護選擇性問題在過去一直是限制諧振接地方式在中壓電網(wǎng)中推廣的重要因素,但是隨著科學技術(shù)的發(fā)展,如今新型的微機選線及微機保護裝置可靈敏、快速、正確地找到故障線路并發(fā)出信號,使運行人員可根據(jù)故障線路的負荷狀況因地制宜地選擇帶故障運行或是跳閘。 4.異常動作消弧線圈異常動作的原因很多,但在排除了設備制造質(zhì)量及錯誤操作等原因之后,只要做到選型正確、操作無誤,就可大大減少異常動作的次數(shù),降低異常動作產(chǎn)生的危害。 隨著微電子技術(shù)、檢測技術(shù)的發(fā)展和應用,我國已研制生產(chǎn)出自動跟蹤消弧線圈及單相接地選線裝置,并已投入實際運行取得良好效果,現(xiàn)在正處在推廣應用階段。三 結(jié)束語 中壓電網(wǎng)的中性點接地方式不止在國內(nèi)在國外也有不同的觀點,現(xiàn)已引起多方面的關(guān)注。經(jīng)過