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小電流接地系統(tǒng)接地裝置并聯(lián)運行分析

文檔作者：王民警文檔來源：深圳中廣核工程設(shè)計有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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電氣設(shè)計
小電流接地系統(tǒng)接地裝置并聯(lián)運行分析
王民警
(深圳中廣核工程設(shè)計有限公司，深圳 518000)
[摘要] 在某些情況下，經(jīng)高阻接地和經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地中壓配電系統(tǒng)會有多個接地裝置并聯(lián)運行，為此
討論系統(tǒng)存在兩個及以上接地裝置的相互配合問題。
關(guān)鍵詞 高阻接地消弧線圈接地電容電流分散補償
中圖分類號TM726
0引言
當前，中壓配電網(wǎng)大多采用中性點非有效接地的運行
方式，其中包括中性點經(jīng)消弧線圈接地、中性點經(jīng)高阻接
地、中性點不接地三種方式。這種中性點非有效接地方式
在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后產(chǎn)生的故障電流較小，不必直
接切除線路，有較高的供電可靠性。
消弧線圈接地裝置在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后通過在
中性點串入電感形成感性電流來限制總的故障電流。高阻
接地裝置在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后使得總故障電流由純
容性變?yōu)樽枞菪噪娏饕愿纳迫菪噪娀〔灰紫绲牟涣继?
性，達到限制系統(tǒng)過電壓的目的。當前，小電流接地系統(tǒng)
越來越大，中性點接地裝置可能會存在分散補償、并聯(lián)運
行的情況，本文將對消弧線圈接地裝置和高阻接地裝置的
并聯(lián)運行進行分析， 以供參考。
1小電流接地系統(tǒng)接地補償原理
典型小電流接地系統(tǒng)示意圖如圖1所示，
經(jīng)高阻接地和經(jīng)消弧線圈接地兩種形式。
經(jīng)消弧線圈接地時流經(jīng)接地裝置的電流為：
一 一
由以上結(jié)果可知，當小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故
障時，各相間電壓大小和相位仍不變，三相系統(tǒng)仍保持平
衡； 中性點對地電壓升高至相電壓；流經(jīng)電阻接地裝置的
補償電流相位超前容性故障電流9O。，流經(jīng)消弧線圈接地
裝置的電流 相位與容性故障電流 相反， 如圖2
所示。
圖1 小電流接地系統(tǒng)示意圖 圖2 相量圖
考慮中性點 2接地裝置并聯(lián)運行的常見情況
下面介紹C相發(fā)生接地故障時系統(tǒng)各電氣參數(shù)Ⅲ。
故障相電壓為：
Uck==0
中性點電壓為：
UN0=：——Uc
非故障(B相)相電壓為：
U 一UB+UNo—UB+Uc=42U~el
非故障(A相)相電壓為：
U鼬一UA+UN0一UA—Uc=4~Uce～J 。。
故障接地電流為：
j 一一(jAc+IBc)一Icc一
一√百(￡JCUc(e +e_Jl 。。)=j3叫CUc
經(jīng)高阻接地時流經(jīng)接地裝置的電流為：
iR—U N0一一警
收稿日期：2016-09—05
系統(tǒng)的補償點一般設(shè)置在電源變壓器的Y繞組中性點
上，若變壓器無中性點或中性點未引出，則需裝設(shè)專用的
接地變以連接接地補償裝置Ⅲ2]。但是，當系統(tǒng)出現(xiàn)下述情
況時，可能會有多個接地裝置并聯(lián)，而并聯(lián)接地裝置的配
合問題就是本文的主要分析內(nèi)容。
(1)當投入較多新線路時，變電站之前安裝的補償裝
置的容量會出現(xiàn)不足，需再增容擴建。某電力公司在某些
新建的較長配電線路上安裝與該線路電容電流相匹配的消
弧變壓器(Zn，yn型變壓器)和固定電感的消弧線圈，平時
能向低壓用戶供電，在系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時又可配合配電
母線集中接地裝置提供補償?shù)母行噪娏鳌?
(2)以往變電所中壓母線往往是單純的配電系統(tǒng)。當
前分布式光伏電站多以1OkV或35kV接入，其內(nèi)部存在
著大量的集電電纜，內(nèi)部匯集母線若配有單獨的接地裝
置，則該接地裝置會與接入變電站原有接地補償裝置存在
并聯(lián)運行問題。
2017 J 2(A)期J 51
電專蹬
(3)變電所單母線分段接線或環(huán)網(wǎng)接線的系統(tǒng)，在運
行方式切換(如分列運行切換到并列運行)時，兩段母線原
有接地裝置會并聯(lián)。
(4)在CPR1000核電機組的發(fā)電機出口24kV系統(tǒng)，
為了應(yīng)對發(fā)電機出口斷路器(G( B)閉合和斷開時的系統(tǒng)變
化，在發(fā)電機中性點和高廠變高壓側(cè)中性點都安裝了高阻
接地裝置[3]。當GCB閉合時， 兩套接地裝置會并聯(lián)
運行。
3多個接地裝置并聯(lián)運行配合分析
3．1多個消弧線圈接地裝置并聯(lián)運行配合
若每個子系統(tǒng)分別補償， 則其過補償系數(shù)取1．35
倍I1j(1 j- }一1．35 f J 、1)。在系統(tǒng)合并運行后，數(shù)個( )接
地裝置也將并聯(lián)運行，此時系統(tǒng)接地點故障總電流為 一
Σ I j 1一Σ 1 j {一o．35Σ 1 j i，仍滿足設(shè)定的補償要
求。消弧線圈并聯(lián)補償相量圖如圖3所示。
由上述結(jié)果可知，消弧線圈接地裝置通過補償一定量
的感性電流(與容性電流相位相反)來限制總的系統(tǒng)故障電
流，多個補償裝置并聯(lián)運行，補償效果可疊加。
3．2多個高阻接地裝置并聯(lián)運行配合
若每個子系統(tǒng)分別補償，則因其相位相差9O。，故每
個子系統(tǒng)合成后的接地點故障電流為、／／l l。+l， f 。
在系統(tǒng)合并運行后，多個(”)接地裝置并聯(lián)運行，此時系
ri——— ——— ——— ■ ———— 一
統(tǒng)接地點故障總電流為√ Σl J l +ΣI l。。經(jīng)高阻接
地并聯(lián)運行相量圖如圖4所示。若取阻性電流等于容性電
流且假定每個子系統(tǒng)相同， 則此時總故障電流為~／2n
J， l，因此在高阻接地系統(tǒng)中，多個子系統(tǒng)的接地裝置并
聯(lián)后，其總故障電流是每個子系統(tǒng)的均方根值疊加，也將
增大。
Σ，
圖3 消弧線圈并聯(lián)補償相量圖 圖4 經(jīng)高阻接地并聯(lián)運行相量圖
3．3高阻接地裝置并聯(lián)運行實例
某電廠內(nèi)配電變電站設(shè)2臺降壓變(220／10kV)，
10kV配電母線單母線分段，每段母線均經(jīng)高阻接地，如
圖5所示。
52 i WWW．chinaet．net 1中國電工嘲
該系統(tǒng)正常運行時2臺降壓變各帶一段母線。假設(shè)一
臺變壓器(T2)檢修或故障，此時CB2斷開、CB3閉合，
由T1帶兩段母線負荷運行。
經(jīng)計算，IM子系統(tǒng)電容電流n。約為3．6A，IIM子系
統(tǒng)電容電流，c 約為4．1A。取單相對地短路時電阻電流與
電容電流的比值為1．1倍[4 選擇電阻。
圖5 某變電站配電系統(tǒng)圈
分列運行時，IM 和IIM子系統(tǒng)的接地故障電流j 分
別為：
J 一、／／雎 +， 一5．35A
J 2一、／／ + 一6．09A
并列運行時，接地總故障電流J 為：
j 一~／聰+ = 11．45A
因此，分列運行時，IM 和IIM子系統(tǒng)的接地故障電
流均不大于10A，滿足規(guī)范要求；并列運行后，總故障電
流卻超出規(guī)范允許值(10A)。
4結(jié)束語
經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)逐步擴大時，可采
用多個消弧線圈接地裝置進行分散補償。但需注意的是，
由于當前多采用自動跟蹤補償裝置，因此多個裝置的控制
與配合要協(xié)調(diào)，主次需分明，以防止各子系統(tǒng)的補償裝置
控制邏輯不匹配，此類問題在光伏設(shè)計中較為多見。經(jīng)高
阻接地的6kV和10kV配電系統(tǒng)及發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)，需
考慮遠期可能發(fā)生的最大運行方式下總的電容電流不應(yīng)超
過規(guī)范允許值(7A)，這實際上是限制了經(jīng)高阻接地系統(tǒng)的
最大可擴展性，使其不可能像消弧線圈補償系統(tǒng)一樣通過
增加補償容量的手段來進行不斷擴展。
參考文獻
[1]楊淑英．電力系統(tǒng)概論[M]．北京：中國電力出版社，2003
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