【文章內(nèi)容簡介】 卜f的帶電部分。 有些報道中解釋在小電阻接地系統(tǒng)中有的誤觸高壓設(shè)備時，保護能夠迅速跳閘沒有造成傷亡事故，是低電阻接地的一火優(yōu)點，從目前的運行來看，小電阻接地方式對人身安全不容忽視。是否造成傷亡的關(guān)鍵是觸電者接觸帶電體的方式和觸電后體態(tài)的歸向及搶救得力與否等因素，大都是隨機的。只有使保護跳閘的電流沒有或少最通過人體而經(jīng)其它主渠道流散這一先決條件成立才能避免傷亡。人體通過工頻極限電流是10mA，零點幾秒的相電壓加在人體的極端部位，就可置人于死地。小電阻接地方式在定值上有死區(qū)，導線與地之間保持著固定的電位差，遇到高過渡電阻時接地電流太小，零序保護不會動作跳閘，后果非常嚴重。 美林變電站lOkV電網(wǎng)采用中件點經(jīng)小電阻接地方式后，1987～1990年避免了4起可能導致人員高壓觸電傷t：的事件： 1988年9月8日美林變南金線22桿檔中吊車碰撞c相導線，F(xiàn)20零序保護動作跳閘：1988年11月3日省東線25一49桿檔中被挖泥機碰觸c相導線，F(xiàn)20零序保護動作跳閘；2005年5月玉葉變電站10kV梧山線06～07桿檔中吊車拐臂掛碰導線，玉葉變零序保護動作跳閘。 從以上統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，中性點諧振接地方式和低電阻接地方式各有優(yōu)缺點，低電阻接地方式在國內(nèi)的運行來看，各地反應(yīng)的情況也存在較大的差異，對兩種中性點接地方式進行進一步的理論分析和計算，顯得尤為重要。 在中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)中，為了分析故障點故障的形式對繼電保護的影響即故障點電阻值對故障電流的影響，電科院在北京地區(qū)專門就10kV中性點經(jīng)電阻接地的電網(wǎng)做了多種情況下的單相接地特性實驗； 裸線掉在濕地上故障電流大，可自動跳閘；裸線掉在干狀態(tài)的樹枝上故障電流不到7A不能自動跳閘：裸線掉在雨后干狀態(tài)的水泥地上故障電流約20A，兩次跳閘時間為2．；裸線掉在瀝青地上故障電流由小變大約15s跳閘，跳閘時電流為110A；絕緣線掉在濕地上前兩次因絕緣線端頭陳舊而速跳；第三次端頭新未跳閘：絕緣線掉在水泥地上第一次未跳閘；第二次地面灑上水約18s跳閘；絕緣線掉在瀝青地上故障電流小未跳閘。 由現(xiàn)場實驗的結(jié)果可以看出，故障電流大，可以迅速跳閘，接地電阻高，故障電流小，零序過電流繼電保護很難跳閘。 通訊干擾輸電線路電磁場對通訊與信號系統(tǒng)的干擾問題也是相當重要的，在某些國家(例如日本)，它還是選擇中性點接地方式的決定因素。每一條交流輸電線路的周圍空間都建立起交變電磁場，而交變電磁場將在臨近的導體回路內(nèi)感應(yīng)出電壓，當這種回路是位于高壓輸電線路附近的通信線路或信號系統(tǒng)時，感應(yīng)出來的電壓就可能造成嚴重的干擾，甚至危急工作人員的安全或引起信號裝置的誤動作。 輸電線路所造成的干擾有兩種，一種時低頻干擾，另一種是音頻干擾，造成干擾的途徑也有兩種，一種是靜電感應(yīng)， 一種是電磁感應(yīng)。 當電力系統(tǒng)正常運行時，則無論中性點接地方式如何，中性點的位移電壓都等于零，各相電流以及對地電壓數(shù)值相等，因而它們在線路周圍空間各點所造成的電場和磁場均彼此抵消，不會對通訊系統(tǒng)造成干擾和影響。如三相有些不對稱，中性點位移雖不等于零，但也不會很大，因而干擾也不嚴重，但對持續(xù)存在的零序分量應(yīng)予以一定的注意。 中性點不接地系統(tǒng)的接地電流通常都是很小的，因而一般不會在通信線路上感應(yīng)出很高的電壓。但是，也應(yīng)該注意，這種系統(tǒng)最容易同直接接地系統(tǒng)的故障電流差不多的。 干擾的嚴重程度并不是取決于電流的大小，而是同地中電流的延續(xù)時間及波形有密切的關(guān)系。不接地系統(tǒng)一般沒有作用于跳閘的接地保護裝置，接地故障的延續(xù)時問較長，還有發(fā)弧時的高頻振蕩，因而干擾比較嚴重。 從干擾的角度來看，中性點經(jīng)小電阻接地當然是不利的一種接地方式，不過也應(yīng)該指出，在這種條件下，由于接地故障被迅速切除，所以干擾延續(xù)的時間是最短的。 諧振接地方式的干擾有三種表現(xiàn)形式，即工頻干擾、音頻干擾和接觸干擾。所謂工頻干擾是指電網(wǎng)正常運行或單相接地故障運行時，中性點位移電壓對鄰近通訊線路產(chǎn)生的干擾，前者低于15％的額定相電壓：后者等于相電壓，起控制作用。但與電磁干擾相比，其值相當?shù)臀ⅲ敲礊楹卧谡＿\行的情況又會引起某種程度干擾呢？其原因主要還是由電磁干擾引起的。只要降低電網(wǎng)的不對稱度，限制通過消弧線圈的不對稱電流，問題便解決了。音頻干擾可以忽略不計，這是諧振接地方式值得重視的一大優(yōu)點。此乃因零序阻抗趨近無限大使然。而中性點不接地方式的零序阻抗遠小于上述數(shù)值，通常稱之為“中性點絕緣”的概念是錯誤的。從表面上看中性點不接地，實質(zhì)上是經(jīng)過電容接地的，因其容抗遠遠小于無限大。若當其值與15倍頻率的阻抗相等時，因承受變壓器勵磁回路產(chǎn)生的三次諧波電壓，便可能引起音頻干擾。這是諧振接地方式與中性點不接地方式的不同之處。接觸干擾是指高壓線路斷線后，落到通訊線路上產(chǎn)生的干擾。一般誤認為這一情況是十分危險的，但仔細分析起來并非如此。因為諧振接地塒三相電容不平衡是非常敏感的，此時相當于發(fā)生了單相接地故障，因故障相的電壓大大減小，電力線與通訊線之間流過的電流，幾乎可以小到忽略不計的程度。國外50kV系統(tǒng)的遠行經(jīng)驗，完全證實了這一分析。如果萬一將通訊線路的絕緣擊穿，因殘流甚小通訊線路將會共享諧振接地方式的優(yōu)點。 對于現(xiàn)代化誠市而言，諧振接地方式的這些優(yōu)點就越加明顯了。 配電網(wǎng)接地方式的比較 電網(wǎng)的運行特點與中性點的運行方式有密切的關(guān)系，不同中性點接地方式的電網(wǎng)有著不同的運行特性，下面是經(jīng)消弧線圈和經(jīng)小電阻兩種接地方式電網(wǎng)的運行特點比較，前者代表中性點自動補償經(jīng)消弧裝置接地，后者代表經(jīng)小電阻接地方式。 電網(wǎng)絕緣水平: 電網(wǎng)當發(fā)生單相接地故障時，前者非故障線路對地電壓上升為系統(tǒng)的線電壓；而后者非故障相電壓在線電壓和相電壓之間，比前者要小，因此，前者要求電網(wǎng)的絕緣水平高，而后者要求低。 供電的連續(xù)性、可靠性和故障范圍: 當電網(wǎng)發(fā)生永久性接地故障時，前者將接地故障電流降低到殘流值后，對永久性故障實現(xiàn)跳閘檢修，對瞬時性接地故障能夠自動消除，有時前者町以帶故障運行，時間可以延長到2個小時；后者因為是低電阻接地的電網(wǎng)，接地電流將明顯增加，電網(wǎng)對所有故障瞬間跳閘切除故障線路。 人身安全: 接地故障電流的威脅主要表現(xiàn)在接觸電壓和跨步電壓兩個方面，前者故障后系統(tǒng)可以帶故障運行，且由于消弧線圈的補償作用，接地點接地電流很小，其跨步電壓和接觸電壓小，對人身安全危險?。恍‰娮杞拥胤绞降碾娋W(wǎng)發(fā)牛單相接地故障時，故障電流大，在故障點和中性點附近形成了危險的跨步電壓和接觸電壓，對人身安全危險大。 繼電保護的選擇: 后者雖然供電可靠性差、但是零序過電流保護實現(xiàn)起來比較簡便，選線工作容易實現(xiàn)，前者在發(fā)生單相接地故障時故障線路殘流很小，選線工作的實現(xiàn)比較困難。 對通訊與信號系統(tǒng)的干擾:輸電線路造成的干擾主要通過兩種途徑，一種是靜電感應(yīng)，一種是電磁感應(yīng)，電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，出現(xiàn)的零序電壓和零序電流是強大的干擾源。在經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)中，其主要作用是靜電感應(yīng)：在經(jīng)小電阻接地的大電流接地系統(tǒng)中，則是電磁感應(yīng)為主。靜電感應(yīng)可以用比較簡單的方法限制，但是，電磁感應(yīng)的消除要困難的多，消弧線圈接地在降低對通信與信號系統(tǒng)的干擾方面的優(yōu)越性是很明顯的，因為一旦發(fā)生單相接地故障，感應(yīng)回路中的電流在其中的分布都是受控制的，而和接地無關(guān)，中性點經(jīng)小電阻接地對通信與信號系統(tǒng)的干擾而言是一種不利的接線方式，所以必須采取接地故障的迅速切除，減少干擾持續(xù)的時間。表2．4列出了各種中性點接地方式的優(yōu)缺點，說明中性點接地方式是一個涉及到電力系統(tǒng)許多方面的綜合問題，在選擇中性點接地方式時，必須考慮一系列因素，其中主要是人身安全、供電可靠性、電氣設(shè)備和線路的絕緣水平，繼電保護工作的可靠性、對通信和信號的干擾等。3 南安市區(qū)10kV配電網(wǎng)現(xiàn)狀 南安市區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)況 3．1．1 南安市地理情況南安市位于福建省東南部，現(xiàn)轄溪美鎮(zhèn)、美林街道、柳城街道、侖蒼鎮(zhèn)、英都鎮(zhèn)、翔云鎮(zhèn)、東田鎮(zhèn)、官橋鎮(zhèn)、水頭鎮(zhèn)、石井鎮(zhèn)、蓬華鎮(zhèn)、詩山鎮(zhèn)、碼頭鎮(zhèn)、金淘鎮(zhèn)、眉山鄉(xiāng)、向陽鄉(xiāng)、九都鎮(zhèn)、羅東鎮(zhèn)、樂峰鎮(zhèn)、梅山鎮(zhèn)、洪瀨鎮(zhèn)、洪梅鎮(zhèn)、康美鎮(zhèn)、省新鎮(zhèn)、霞美鎮(zhèn)2個鄉(xiāng)、21個鎮(zhèn)及2個街道。市中心區(qū)包括溪美鎮(zhèn)、美林街道、柳城街道三個，南安地區(qū)總?cè)丝诩s147萬人，面積2036平方公里。 南安市區(qū)主網(wǎng)現(xiàn)狀 南安市區(qū)電網(wǎng)主要依靠省網(wǎng)供電，地方小火電、風電作為補充供電電源，電網(wǎng)主要電壓等級為220／110／35／10(干伏)。 2013年底，南安市區(qū)有220kV變電站4座，110kV變電站28座，35kV變電站7座，1lOkV變電站全部實現(xiàn)無人值班運行。 南安市區(qū)10kV配電網(wǎng)現(xiàn)狀 接地方式: 南安北區(qū)10kV配電網(wǎng)主要接線方式為樹干式接線、放射式接線和單環(huán)網(wǎng)接線。開關(guān)房10kV接線采用單母或單母分段的接線，配置兩個電源進線柜、配電房一般安裝了一臺至兩臺配電變壓器，容量在315kVA～800kVA之問。 南安北區(qū)10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，基本無環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要接線有樹十式接線和放射式接線。開關(guān)房10kV接線采用單母線或單母線分段的接線方式，配置兩個電源進線柜，配電房一般安裝了一臺配電變壓器，容量在200kVA~1600kVA。10kV配電線路: 南安市區(qū)10kV配電網(wǎng)屬混合線路嘲，其中市區(qū)以電纜線路為主。北區(qū)則以架空線路為主。 早年整改的豐十線電纜截面較小，多為70～150mm2，近年則基本采用截面較大的電纜，多為240～300mm2，均采用交聯(lián)聚乙烯電纜。 全市架空線多采用LGJ型鋼芯鋁絞線，主干線導線截面為95～150mm2，次于線為70～90mm2，分支線25～50mm2。 電容電流測量 3．2．1 測試方法 利用廣州智光電氣有限公司生產(chǎn)的DRC—I型配電網(wǎng)接地電容電流測量儀，采用“異頻信號注入法”，結(jié)合變頻、微機和數(shù)字信號處理等技術(shù)，通過在變電站母線PT二次的開口三角端注入一定頻率的非工頻信號，即可從接地電容電流測量儀上直接讀取電容電流值，接線見圖3．1。圖3．1 10kV配電網(wǎng)電容電流測量接線圖 測試條件 圖6中的R代表母線高壓側(cè)中性點增設(shè)的消諧電阻，用于限制諧振過電壓。部分變電站裝設(shè)了電阻R，測量時應(yīng)短接R，否則應(yīng)引起較大的誤差，甚至無法進行測量。進行配電網(wǎng)電容電流測量時，母線應(yīng)分列運行，如果母線并列運行，應(yīng)保證測量母線上只有一個PT運行。否則，因母線上有多個PT，導致PT間相互分流，會引起較大誤差，此時的測量結(jié)果會小于母線的實際電容電流值。配電網(wǎng)通過消弧線圈或小電阻接地的系統(tǒng)，測量時應(yīng)退出消弧線圈或小電阻。開口三角端(3Uo)安裝的消諧電阻(140Ω)及其負載不影響電容電流的測量。 測量結(jié)果 2004年8月9日至13日，對南安市區(qū)7座變電站10kV母線接地電容電流進行測量，測量結(jié)果如下： 220kV玉葉變電站的測量結(jié)果母線編號第1次（A）第2次（A）