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高压系统接地
一、系统接地的作用
1. 系统接地的作用是给配电系统提供一个参考电位并使配电系统正常和安全地运行。
中国电压等级划分
依据《电工术语 发电、输电及配电 通用术语》GB 2900.50-2008-T /《标准电压》GB/T 156-2007
低压:1kV 及以下的交流电压(220/380V、380/660V、1000V);
高压:高于 1kV、低于 330kV 的交流电压(3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV);
超高压:330kV 及以上,并低于 1000kV 的交流电压(330kV、500kV、750kV);
特高压:1000kV 及以上(1000kV)
高压直流:直流±800kV 以下的直流电压(±500kV、±660kV)
特高压直流:直流±800kV 及以上的直流电压±800kV)
二、高压接地分类
1. 系统接地:电力系统的一点或多点的功能性接地。电力系统中的某一点,直接或经特殊设备与大地作电气上的连接,以保证系统正常稳定运行。如变压器中性点接地。
2、保护接地:为电气安全,将系统 / 装置或设备的一点或多点接地。将一切在正常时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分(例如:各种电气设备的外壳;配电装置的金属构架等)接地,以保证工作人员的安全。如设备外壳的接地
3、雷电保护接地:为雷电保护装置(避雷针 / 避雷线和避雷器等)向大地泄放雷电流而设的接地。如避雷针、避雷线的接地
4、防静电接地:为防止静电对易燃油 / 天然气储罐和管道等的危险作用而设的接地。如储油储气罐等有静电危害的设备接地
三、高压系统接地类型
1. 高压系统接地发展
1)发展历程①10kV、35kV 两个个电压等级的电网,在电力系统中量大面广,占有重要的地位。
②早期:在过去,由于配电网比较小,主要采用不接地或经消弧线圈接地,一般来说运行情况是良好的。
③中期:在 80 年代中后期,有些配电网的中性点采用了经小电阻接地或高电阻接地方式。
④现在:近年来各种不同形式的自动跟踪补偿的消弧线圈开始在配电系统中运行。
现各种系统接地方式共存
2. 中性点有效接地系统
1)依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》GB/T 50064-2014
注:X0:系统零序电抗,X1:系统正序电抗
2)典型系统:直接接地系统
3. 中性点非有效接地系统
1)《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》GB/T 50064-2014
2)典型系统:不接地系统、低电阻接地系统、高电阻接地系统、谐振接地系统。
4. 各典型系统的介绍(可靠性与经济性的权衡)
电力系统中性点接地方式是一个涉及到供电的可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定诸多方面的综合技术问题以及经济性问题,这个问题在不同的国家和地区,不同的发展水平可以有不同的选择。
1)不接地系统(自己默默承受)可靠性高,造价低
中性点不接地方式也就是中性点对地绝缘方式,该方式结构简单、运行方便,不需要增加附加电力设备,投资便宜。这种接地方式在运行中,如果发生单相接地故障,流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流,数值很小,可以装设绝缘监察装置,以便及时发现单相接地故障,迅速处理,避免其发展为两相短路而造成停电事故。
优点:这种系统发生单相接地时,三相用电设备能正常工作,允许暂时继续运行 2 小时之内,因此可靠性高。
缺点:这种系统发生单相接地时,其它两条完好相对地电压升到线电压,是正常时的√3 倍,因此绝缘要求高,增加绝缘费用。
2)谐振接地系统 / 消弧线圈接地系统(找朋友帮忙)可靠性高、造价中
该方式就是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈,在系统发生单相接地故障时,利用消弧线圈的电感电流补偿线路接地的电容电流,使流过接地点的电流减小到能自行熄灭的范围。
消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈,当发生单相接地时,可形成与接地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流,从而使接地处的电流变得很小或接近于零,当电流过零电弧熄灭后,消弧线圈还可减小故障相电压的恢复速度从而减小电弧重燃的可能性。
优缺点基本同不接地系统
区别:发生单相接地故障时,限制电容电流引起的弧光接地,减少对系统的冲击。注意:变压器▲连接时,需要设计接地变压器。
3)直接接地系统(可靠性低、造价低)
优点:发生单相接地时,其它两完好相对地电压不升高,因此可降低绝缘费用。保证安全。
缺点:发生单相接地短路时,短路电流大,要迅速切除故障部分,从而使供电可靠性低。
4)小电阻接地系统(可靠性低、造价低)
优缺点基本同有效接地系统
区别:发生单相接地故障时,故障电流通过电阻限制,减小故障电流,即可触发保护装置切除故障,又可减小对系统的损伤。
四、高压接地系统选择
1. 依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》GB/T 50064-2014
2. 综上总结(变压器中性点接地方式总结,不包含发电机):
1)变压器的 110~1000kV 侧中性点应采用有效接地方式
①110~1000KV 系统中性点采用有效接地方式
②110kV 及 220kV(330kV)系统中主变压器中性点可采用直接接地方式。为限
制系统短路电流,变压器中性点可装设隔离开关、避雷器及间隙等设备,部分变压器实际运行时打开中性点隔离开关,采用不接地方式运行。
③500~1000KV 系统中主变压器中性点应采用直接接地或经小电抗接地方式。
④自耦变压器的中性点须直接接地或经小电抗器接地。
2)主变压器的 6~66kV 侧中性点采用不接地 / 经消弧线圈接地 / 小电阻接地方式
①35kV 系统、66kV 系统、不直接连接发电机且由钢筋混凝土杆或金属杆塔的架
空线路构成的 6~20kV 系统,当单相接地故障电容电流不大于 10A 时,可采用中性点不接地方式;当单相接地故障电容电流应大于 10A 且需在接地故障条件下运行时,应采用中性点经消弧线圈接地。
②不直接连接发电机且由电缆线路构成的 6~20kV 系统,当单相接地故障电容
电流不大于 10A 时,可采用中性点不接地方式;当单相接地故障电容电流应大于 10A 且需在接地故障条件下运行时,宜采用中性点经消弧线圈接地。
③6~35kV 主要由电缆线路构成的配电系统,和除矿井的工业企业配电系统,当单相电容电流较大时,宜选小电阻接地系统(满足可靠性的前提下电阻尽可能大)
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