在中性点不接地系统中,当3~10kV系统单相接地电流大于30A,20kV及以上系统中单相接地电流大于10A时,将产生断续电弧,从而在线路上引起危险的过电压。实际中,采用经消弧线圈接地的措施来减小这一接地电流,熄灭电弧,避免过电压的产生。如图1.19所示,“L”表示消弧线圈的等效电感,这种接地方式称为中性点经消弧线圈接地方式。
图1.19 中性点经消弧线圈接地系统
(1)正常情况下
三相系统是对称的,中性点电流为零,消弧线圈中没有电流通过。
(2)当系统发生单相接地时
流过接地点的电流是接地电容电流与流过消弧线圈的电感电流之和。由于接地电容电流超前接地相电压90°,而流过消弧线圈的电感电流滞后接地相电压90°,因此,两电流在接地点互相补偿。如果消弧线圈电感选用合适,会使接地电流减到小于发生电弧的最小生弧电流时,电弧就不会发生,从而也不会产生过电压。
(3)消弧线圈的补偿方式
根据消弧线圈的电感电流对接地电流的补偿程度,可分为全补偿、欠补偿和过补偿3种补偿方式。
补偿度(调谐度):
脱谐度:(www.daowen.com)
式中 IL——消弧线圈电感电流;
IC——电网对地电容电流;
κ>0为过补偿;κ<0为欠补偿。
全补偿当IL=IC,=3ωC,即感抗与容抗相等,接地点电流为零时称为全补偿。但这种方式并不采用。因为在正常运行时,各相对地电压不可能完全对称,致使在未发生接地故障情况下,中性点对地之间出现了一定的电压(称为中性点的位移电压),此电压将引起串联谐振过电压,危及电网设备的绝缘。
欠补偿当IL<IC,<3ωC,即感抗大于容抗,接地点尚有未补偿的电容电流时称为欠补偿。但这种方式也较少采用。这是因为在欠补偿运行情况下,若切除部分线路(检修或停电)或系统频率下降时等,将使网络对地电容电流减小,可能造成全补偿,以致出现串联谐振过电压。这种方式只有在消弧线圈容量不足,脱谐度不超过10%时,根据《电力工业技术管理法规》规定允许暂时可以欠补偿方式运行。
过补偿当IL>IC,>3ωC,即感抗小于容抗,接地点的电容电流经补偿后有多余的电感电流时称为过补偿。这种方式可避免产生上述的谐振过电压。《电力工业技术管理法规》规定:消弧线圈一般采用过补偿方式,脱谐度不大于5%~10%,接地补偿后的残余电流不超过5~10A。经验证明,对各种电压等级的电网,只要残余电流不超过表1.3中的允许值,接地电弧就能可靠熄灭。
表1.3 过补偿或欠补偿时残余,电流允许值
(4)故障处理
中性点经消弧线圈接地系统,与中性点不接地系统一样,当发生单相接地故障时,接地相电压为大于或等于零,小于相电压,3个线电压不变,正常两相电压对地电压将升高,大于相电压而小于或等于线电压。因此,发生单相接地故障时的运行时间也同样不允许超过2h。
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