小电流系统中性点接地补偿方式

[摘要]随着电网发展，电缆供电增多，用电负荷增大，配变台数也增多。电网对地电容电流也随之增大，这势必对系统设备安全造成威胁。通过采用电网中性点经调容式补偿消弧装置接地，能较好地减少接地电容电流的危害。

[关键词]消弧线圈；自动跟踪；接地补偿

何谓小电流接地系统，系指中性点不接地或经消弧线圈接地的系统。当电网某一相发生单相接地时，由于不构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小很多，故称之为小电流接地系统。该系统发生单相接地时，由于线电压大小和相位不变，不需立即切除故障线路，允许运行不超过2h，因而不会引起供电的突然中断，获得查找排除故障的时间，这对提高供电可靠性有一定作用。

1、中性点接地方式的运用状况

1.1电网中性点不接地

该接地方式即中性点对地绝缘。其结构简单，不需附加任何设备，适用于以架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。在中性点不接地系统中，若发生单相接地时，流过故障点电流仅为对地电容电流，其值很小，一般能自动熄弧；非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，可持续运行不超过2h，有利于提高供电可靠性。

1.2电网中性点经小电阻接地

该接地方式即中性点与大地之间接入小阻值的电阻。其电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电流释放元件和谐振阻尼元件，故对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压有一定优越性。如与零序保护配合，能迅速切除故障线路，限制单相接地向相短路发展。

有的城网改造后大量敷设电缆供电，使对地电容电流增大。采用中性点经小电阻接地，其发生单相接地电流达600A以上，使单相接地跳闸的几率增多。即使采用自动重合闸，开关跳闸多了亦增加开关维护工作量，影响使用寿命。

1.3电网风中性点经消弧线圈接地

该接地方式即中性点与大地之间接入电感性的消弧线圈。电网发生单相接地时，利用消弧线圈电感电流对接地电容电流进行补偿以降低残流值，使流过接地点电流减小有利于电弧的熄弧，能使大多数的瞬时性接地故障自动消除，提高供电可靠性。

但受运行方式影响，须及时调整消弧线圈的脱谐度，且需停电退出运行方可进行人工调节，调谐比较麻烦，难度大，不准确。

1.4电网中性点经调容式补偿消弧装置接地

调容式补偿消弧装置，是集自动跟踪补偿消弧线圈和单相接地选线为一体，运用“有功分量法”和“残流增量法”对单相接地线路进行选线。该装置通过调整二次侧电容容量大小，来调节消弧线圈的电感电流，从而有效地实现对接地电容泥流进行补偿。能自动跟踪调谐，调节速度快，范围广，安全可靠，有利于提高供电可靠性。

2、调容式补偿消弧装置运行的可行性

供电可靠性是电网安全运行的重要标志，无论中性点接地与否或其他接地方式，其电网的供电可靠性各有利弊。对中性点不接地系统，当电网发生单相接地时接地电流很小，若是瞬时故障一般均能自动熄弧。非故障运行不超过2h。相对讲对提高供电可靠性有利。若发生弧光接地可能产生弧光过电压或谐振过电压，对供电设备安全造成威胁。对叫生点经小电阻接地系统，在防止谐振过电压和间歇性弧光过电压方面有一定优越性。

但在发生单相接地时跳闸几率增加，影响供电可靠性。若采用自动重合闸，开关跳闸多了会增加维护工作量。

采用中性点经手动式消弧线圈接地，可对接地电容电流进行补偿，减少接地电流的危害。但需人工调节，消弧线圈补偿作用不能充分发挥，由于不能自动跟踪接地电容电流的变化故无法实施最佳补偿。

电网中性点采用经调容式补偿消弧装置接地可克服上述接地方式的弊端。该装置能自动跟踪电网对地电容电流的变化来调节消弧线圈的电感，使接地电容电流得到有效的补偿。该装置不仅能减小接地电流，还可减少出现永久性接地和引发相间短路的几率，而且又兼备了小电阻接地方式限制过电压幅值的优点。若发生瞬间故障无需跳闸，可带故障运行不超过2h，便于查找排除故障恢复供电，有利于提高供电可靠性。

3、调容式补偿消弧装置的结构功能

该装置由Z型接地变压器、有载调节消弧线圈、电容调节柜、微机测量控制器、微机选线装置及限压阻尼箱等组成。

3.1 Z型接地变压器

接地变压器功能是引出理想的人工中性点，用以连接有载调节消弧线圈，一次绕组采用Z型接线，为的使零序磁通相互抵消，减小零序阻抗，有利补偿电流的输出。

3.2有载调节消弧线圈

消弧线圈二次绕组接电容调节柜。当二次侧电容全部断开后，一次侧线组感抗最小，电感电流最大；当二次侧电容接入后，通过调节二次侧电容的投入容量，便可控制一次侧阻抗及电流的大小。

3.3电容调节柜

调节柜一般装有4～5只电容，根据二进制组合原理，4只电容有16种组合，即有16级调节；5只电容可实现32级调节。

电容器应选用薄膜自愈式电容器，并装有限流线圈以限制合闸瞬间的浪涌电流，内部应装设放电电阻。投切电容器开关，可选用大功率双晶闸管和真空接触器组合开关。正常运行时由大功率晶闸管控制电容器投切，发生单相接地后，由真空接触器投切电容器，既发挥晶闸管快速的特点，又保护了可靠性。

3.4微机测量控制器

控制器采用独特的在线实时测量法，通过检测电网相应的电流电压信号，由微机计算出系统电容电流和经消弧线圈补偿后的残流，以此残流值与线圈级差电流相比较，若残流大于级差电流侧进行调档操作，直至残流小于级差电流，使之运行在最佳补偿状态。

3.5微机接地选线装置

该装置在发生单相接地时，运用“有功分量法”和“残流增量法”对接地故障线路进行判线。

采用预调方式时必须使用阻尼电阻箱，为的是加大电网零序串联谐振回路的阻尼率，限制谐振过电压和弧光接地过电压。为避免电阻上有功电流使接地残流增大，降低消弧线圈补偿作用及电阻过热，在发生单相接地时将电阻短接。其短接方法：一是根据中性点电压来控制交流接触器而短接电阻；二是根据系统接地时流过的消弧线圈的电流值来启动继电器而短接电阻。

4、微机选线装置的判线方法

4.1基波有功分量法

当电网发生单相接地后，阻尼电阻需延时O.6s后短接，在这0.6s内微机选线装置可将系统零序电压及各回路零序电流采集下来进行分析处理，基波有功分量最大者即为接地线路。

4.2残流增量法

在电网发生单相接地后，把各线路的零序电流采集下来，然后改变消弧线圈档位，再把各线路的零序电流采集下来进行对比；求出各线路调档前后的电流变化量，其中最大者即为接地线路。

5、结束语

随着经济发展和科技进步，对电力依赖和消费程度越来越高，对供电可靠性的要求再也不能仅靠故障运行2h来保证。必须靠电力调度控制和改善电网结构及中性点接地方式来实现。

电网中性点经调容式补偿消弧装置接地，通过调整二次侧电容容量的大小来调节消弧线圈的电感电流，实现对接地电容电流的最佳补偿。该装置能自动跟踪接地电流的变化，充分发挥消弧线圈补偿功能，从而减小接地电流的危害，确保电网安全可靠供电。