过电压波形特点分析(设在A相发生间歇性电弧接地):
1.相对地过电压。线间电容降低过电压作用不明显,A相接地时,C相过电压高于B相。过电压倍数与中性点电阻值有关,当RN>1/3ωCo时,过电压明显增加;RN=1/3ωCo 时过电压降低;当RN=1.8kΩ)1/3ωCo时,故障相最高过电压达2.1Vxg(Vxg 表示正常供电时的相对地电压峰值),健全相最高过电压达3.4 VXg;当RN=237ω≈1/3ωCo=232Ω时,故障相过电压不大于2.2 VXg,健全相过电压不大于1.3Vxg;
2.最大过电压发生时刻:在接地相工频电压幅值附近;
3.相间过电压水平:低于相对地过电压;
4.电弧性质:高频和工频兼有;
5.过电压振荡频率:高频振荡频率约在300~3000Hz之间,持续时间可达0.2~2s(与试验电路有关);
6.中性点波形间歇性重燃时Vo为衰减的梯形波叠加高频振荡,即中性点积累的电荷经电阻RN泄放较快;试验中最大过电压在1.5~3.5VXg之间;
7.从试验可知,基本上是每半个工频周期发生一次燃弧,每相及中性点电压都有明显的振荡;当发生间歇性燃弧时,随着中性点电阻值的减小,中性点电位在半个工频周期内衰减加快,即系统能量泄放较快,从而有效地降低了各相及中性点的过电压幅值;
8.接地电流较大时熄弧困难。
试验表明,中性点经高电阻接地,对断线谐振过电压与间歇性电弧接地过电压起到了很好的抑制作用。当RN=1/3ωCo时,由于系统积蓄的电荷能量通过电阻迅速泄放,中性点位移电压在半个周期内降到原来的4.32%,这就降低了故障相上的最大恢复电压数值,使电弧重燃不致引起高幅值的过电压,但接地点的电流增加较大(ij =ic+iR)。取RN=2/3ωCo,将会减小接地点的电流,此时中性点电位在半个工频周期内衰减较小,降到原来的20.8%,但过电压幅值将大大的增加。电阻的存在,大大降低了故障相恢复电压的上升速度,减少了电弧重燃的可能。
从试验结果分析看,RN的值越大,电弧重燃越易,且电弧积蓄的能量也较大;随着RN值的减小,电弧重燃变得较难,电荷泄放得愈快,电弧能量减小得愈快,这与理论分析相符。电网中性点经高阻接地后,对弧光接地过电压和串联谐振过电压有较大的抑制作用,从而有效地防止了过电压对电机、电缆绝缘的危害,保证了用电设备的安全运行。当接地故障电流较大时,持续的故障电流所引起的热效应,会使电缆在接地故障处的相间绝缘因过热燃毁而发展为相间短路。所以,当电网的电容电流较小时,应采用中性点经高阻接地的方式,尤其是对高压电机及电缆线路较多且运行多年的老电网。在电网电容电流较大时,采用自动跟踪消弧线圈补偿,使容性(或感性)电流小于5A,并利用并联的高电阻(IR>5A)迅速泄放积蓄的电荷降低弧光过电压的特性,可以保证在谐振过电压和弧光过电压下,过电压倍数不超过2.5倍。
四、中性点高电阻阻值的选取原则
(一)IR 值必须大于5A
高电阻与消弧线圈并联运行时,由于消弧线圈补偿接地电流的残值在3~5A,为了保证过电压的倍数在2.5倍以下,因此IR>5A。
(二)单相接地电流Ij≤1OA
因Ij=Ic+IR或Ij=IL+IR, 故lOkV系统一般电阻值取600~800Ω左右为宜。
五、继电保护的选择
(一)高电阻接地
由于中性点经过高电阻接地的系统中,单相接地故障时的零序电流为电容电流和电阻电流的相量和,因此电阻接地保护可以采用比较简单的零序保护,不必装设复杂的零序方向保护。因此馈电线路的保护配置为:一套限时速断保护装置,一套过流保护装置;单相接地保护为:一套零序过流保护。
零序过流的保护装置整定原则。
1.10kV馈线零序过流保护装置的动作电流(信号),按躲过被保护线路发生单相接地时出现的最大零序电流3Io来整定:
Idx=k×31o
可靠系数k一般取1.2~1.3,其动作时限以避开线路遭雷击瞬间出现的闪络接地时间,并与相临线路零序保护的时限相配合,时间一般可取:0.5~ls。
2.零序后备过流保护作为本线路的后备保护,其零序互感器安装于接地变压器的接地侧,动作跳10kV进线开关或跳接地变,其动作电流按躲过线路最大线路的电容电流时,流过零序TA中产生的Idx 选取:
Idx=k×3Iomax
其中:k2取1.2~1.3,时间取1.5~3s之间。其动作灵 敏度按被保护线路最大接地时的接地电流与零序电流之比来校验。
(二)高电阻与消弧线圈并联保护的整定原则
可以利用接地前后的零序有功电流增量作为检测量,判断故障区间。
为了保证继电保护正确动作或选线的正确性,线路出线的零序保护不应采用三相TA组成的二次零序接线方式,防止三相TA有不同程度的饱和,或因特性不平衡,使零序保护误动作。应采用零序TA来解决。
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