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《中压电网谐振接地系统的优点》 日期:2015/9/2 9:51:03     作者:华美     关注:

1、单相接地电流的危害 

中性点非有效接地系统包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地(谐振接地)、中性点经电阻接地系统。此类系统也常被称为小接地电流系统(不少文献将其俗称为小电流接地系统)。 

中性点不接地系统的优点是单相接地电流较小,单相接地不形成短路回路,电力系统安全运行规程规定可继续运行1~2小时。但是,长时间接地运行,极易形成两相接地短路,弧光接地还会引起全系统过电压。特别是矿井电网,因其大部分为电缆供电,若单相接地电流较大,加之井下环境恶劣,故障多,高压电缆经常发生单相漏电或单相接地故障,且过大的单相接地电流经常引起电缆放炮和击穿现象,影响正常生产,并给矿井和人身安全带来严重后果。   

我国《煤矿安全规程》第457条规定:矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上,必须装设有选择性的单相接地保护装置;供移动变电站的高压馈电线上,必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。 

单相接地故障的主要危害包括: 

1)、易造成二次故障。配电网越大,电容电流越大,单相接地时接地电流越大。接地点电弧不能自行熄灭,易形成稳定电弧,易发展成相间短路(电缆放炮),造成停电或设备损坏事故。

2)、易产生单相电弧接地过电压。当配电网接地电流大于5~10A时,单相接地故障时可能出现周期性熄灭和重燃的间歇电弧。间歇电弧将导致相与地之间产生过电压,其值可能达到2.5~3倍的相电压峰值。 

3)、易产生铁磁谐振过电压。 

在相电压时PT特性已趋于饱和拐点,当系统中运行电压偏高并出现某些扰动(如单相接地故障),能使PT饱和程度加剧,就有可能激发铁磁谐振过电压,致使母线电压互感器(PT)烧毁和熔断器熔断,严重威胁着配电网的安全和供电可靠性。 

大量理论分析和试验结果表明,稳定性或间歇性电弧接地故障在故障开始时刻的冲击电流(单相接地电流的高频振荡衰减部分将比工频稳态值部分大几倍到几十倍)和过电压幅值最大。图1为电弧接地故障时单相接地电流和电网零序电压波形图。因此可以预见,接地故障开始时刻对电网的破坏和影响程度最为严重,电网中供电电缆的击穿放炮(包括异地击穿放炮)现象也往往在此时发生。 

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 2、中性点经消弧线圈接地(谐振接地)的优点 

煤矿6~10kV电网过去一直是沿用中性点不接地方式,随着井下供电线路的加长,电容电流增大,近年来消弧线圈在矿井电网得到了推广应用,并主要采用中性点经消弧线圈并(串)电阻的派生接地方式。 

当电网采用中性点经消弧线圈接地方式后,由于人为增加的电感电流补偿了电容电流,电网的单相接地电流仅为补偿后很小的残余电流,并对电弧的重燃有明显的抑制作用,可大大减少高幅值电弧接地过电压发生的机率。为使消弧线圈能发挥应有的作用,需要根据电网单相接地电流的变化及时调整消弧线圈的电感,使消弧线圈的补偿被控制在一个允许的脱谐度范围内。 

电网采用中性点经消弧线圈接地后有如下好处: 

1)、 0ms响应,电容电流全补偿,减少电缆放炮几率。用电感电流抵消接地点的电容电流,消弧线圈在全补偿时接地点残流<5A,可减少形成短路故障的几率。 

2)、 减小电缆损伤,提高电缆寿命。电网故障中,接地故障比率最大,在发生接地故障时,全补偿消弧线圈可使接地点损伤降低到最低,一些瞬间性接地故障可自恢复,提高了供电可靠性。 

3)、 减少形成电弧接地过电压的几率。当接地点残流较小时,接地点电弧容易熄灭,则形成间歇性接地的故障几率减小,可使接地形成过电压的几率降低,尤其采用预调节方式的消弧线圈,效果更为明显。理论分析和实践结果证明,若消弧线圈靠近谐振点运行,则可使接地电弧瞬间熄灭,避免振荡电荷的积累,同时降低故障相的恢复电压,能够抑制电弧接地过电压的幅值,避免间歇电弧接地过电压的产生。 

4)、 抑制电压互感器铁心饱和谐振过电压。采用预调节方式的消弧线圈,带有阻尼电阻,在电网产生扰动使PT饱和时,可吸收谐振能量,使铁磁谐振几率降低,起到消谐作用。 

5)、 限制中性点位移电压,一般可使其限制在2V左右,避免中性点位移电压过大导致的“虚幻接地”现象。 

6) 、接地故障运行时减小人身触电概率。 

7)、 将残流控制在5A以下。这样可使接地电弧瞬间熄灭,有效地限制单相接地故障的后续恶果。德国、瑞典、独联体等许多国家和我国许多地区都是这样作的,运行效果均非常满意。 

 8)、 阻尼电阻的应用,为选线装置提供了零序电流有功电流分量,使选线装置准确可靠。在接地2S后切除阻尼电阻,进一步减小了接地电流。