6~10kV系统接地补偿的必要性及补偿方案选择
njnk_91987
njnk_91987 Lv.9
2015年06月16日 14:00:00
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 以前,我国6~10kV配电网系统,绝在大部分采用中性点不接地方式运行。随着国民经济的迅速发展,城镇用电负荷和用电设备迅速增长,随着城市电网发展特别是开展电网改造后,电缆配电线路的大量出现,引起接地电容电流大幅度增长,由此带来一系列不安全因素:(1)当发生单相瞬时接地时,电弧不能自行熄灭,容易发展成相间短路,造成设备损坏和用户停电事故;(2)当发生断续性弧光接地时,引起较高的过电压,造成多处放电事故;(3)当有人误触带电设备时,由于受到较大接地电流的烧灼,死亡概率大大增加。

  以前,我国6~10kV配电网系统,绝在大部分采用中性点不接地方式运行。随着国民经济的迅速发展,城镇用电负荷和用电设备迅速增长,随着城市电网发展特别是开展电网改造后,电缆配电线路的大量出现,引起接地电容电流大幅度增长,由此带来一系列不安全因素:(1)当发生单相瞬时接地时,电弧不能自行熄灭,容易发展成相间短路,造成设备损坏和用户停电事故;(2)当发生断续性弧光接地时,引起较高的过电压,造成多处放电事故;(3)当有人误触带电设备时,由于受到较大接地电流的烧灼,死亡概率大大增加。
据有关在10kV系统模拟小动物接地实验,当接地电流超过11.75A时,电弧便不能自行熄灭。因此,对于10kV系统,从消弧角度来说,接地电流大于11A时就应该补偿。
2004年,对我公司所属东宝公司管辖的12个变电站进行了6~10kV接地电流的普测,结果是:接地电流大于11A的6个,占50%,大于20A的4个,占33%,大于30A的3个,占25%,其中负荷最大的苏台变电站的接地电流已达到80A,任何瞬间接地都可能引起相间故障,任何人员触电,生还的可能性很小。
东宝公司先在苏台站进行接地补偿试点,苏台站供区的配电事故明显减少。此后,在东宝站、兴隆站等新建站安装接地补偿装置。目前,已有3个变电站安装了接地补偿装置,各站的接地电流及补偿情况如表1所示:
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关于补偿方案问题,也是近年来国内比较关心的问题,《电力设备过电压保护设计技术规程》第3条规定,3~60kV的电力网,应采用中性点非直接接地的方式。当单相接地故障电流大于下列数值时,应装设消弧线圈:3~10kV电力网,30A;20kV及以上电力网,10A。
上述规程的第46条规定,消弧线圈宜接于星形—三角形或星形—星形—三角形接线的变压器中性点上,如变压器无中性点或中性点未引出,应装设专用接地变压器,其容量应与消弧线圈的容量相配合。
主变压器的6~10kV绕组一般都是三角形接线,无中性点,必须装设接地变压器。如果采用普通的星形—星形的配电变压器,变压器的容量必须是消弧线圈容量的5倍。如采用星形—三角形接线的配电变压器,其容量必须是消弧线圈容量的2倍,这是不经济的。不少单位主张使用Z形接线的配电变压器作专用变压器,其容量可与消弧线圈容量相等,而它的原材料消耗仅比同容量的普通变压器高15%,这在经济上是合算的。对一个有两台主变压器的变电站来说,电压互感器占了两个间隔,所用变占了两个间隔,接地变再占两间隔,这样公用设备所占间隔大多了,按理电压互感器、所用变压器、接地变压器这三者完全可以合而为一,但考虑把电压互感器包括进去困难大一些,我们先把所用变压器和接地变压器合并设计,节省两个间隔和两台所用变压器,运行效果是比较好的。所以我们新建站一律采用接地补偿变压器,老站按接地电流的大小逐年改装接地补偿装置。
我公司接地补偿装置的原理接线图如图1所示:

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对于35kV所变与10kV所变配合使用的变电站,我们主张35kV所变采用Z,Y11组线方式,10kV所变采用Z,Z0组接线方式,高压倒中性点装氧化锌避雷器。这种方式不但具有消除铁磁谐振、吸收过电压(这种变压器的零序阻抗很小)、补偿接地电容电流的功能,还解决了两种所变二次侧不能并列倒换电源的问题,无论在经济上还是在技术上都是合理的。
关于中性点不平衡电压的控制问题,也是大家比较关心的。对于35kV系统,由于大都是架空线路,三相对地电容不平衡、一出现较高的不平衡电压,但一般不超过10%。对于 6~10kV系统,电容电流主要是配电电缆引起的,电缆的三相对地电容基本相等,不平衡电压很小。例如东宝站两台SFZL一40000/110/10.5主变压器,10kV共有19回出线,采用两台SJD—120/50—10接地变压器和两台 XDJ—120/10消弧电抗器作接地补偿装置,经过实接地测试,I段母线电容电流 Ic为13.35A,补偿电流整定值IL为16.8A,补偿度为25.8%,实测残流Io为3A,中性点不对称电压Vo为156V,只有相电压的2.5%,Ⅱ段母线Ic=16.35A,IL=20A,I0=3.6A,Vo=79V,只有相电压的 1.3%。2000年未投人接地补偿装置,全年接地55次,跳闸11次,2004年投入接地补偿装置后,全年接地16次,跳闸2次,事故跳闸率明显降低。
采用接地补偿装置以后运行管理困难,大家所共同担心的,也是接地补偿推广受阻的原因之一。我们认为运行管理并不十分复杂。首先我们采用自适应补偿方式(自动跟踪补偿方式),补偿设备与母线同步检修;第二,我们在整定电抗器的补偿电流时考虑倒换电源时电容电流的变化,过补偿度取的比较大,一般不调整电抗器分头。当然,电容电流总是不断变化的,需要定期实测接地电流,需要不断调整和调换补偿装置,增加一些运行工作量。但它减少了事故抢修工作量,减少了设备损坏事故,提高了供电可靠性。

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水轮发电机
2015年06月16日 19:54:01
2楼
6~10kV系统接地补偿的必要性及补偿方案选择,谢谢
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洞庭湖的草鱼
2015年06月23日 17:56:03
3楼
总结写得不错,感谢!
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