10kV小电阻接地系统特殊问题的研究.doc

袁勇1,李晓明2,潘艳2,谢江辉3,李彬3,孙红3(,湖北宜昌443002;,湖北武汉430072;,湖北武汉430011)   摘 要:提出了10kV小电阻接地系统的系统模型和节点电压方程,根据该模型分析了该系统线路对地电容参数不对称所引起的流过接地变压器中性点的零序电流的变化规律。分析了高压侧出现单相接地故障对低压侧的影响情况,分析了变电所接地网接地不良所产生的接地变压器中性点零序电压升高的情况,并通过仿真算例证实了参数不对称和接地不良可能导致接地变压器零序电流保护误动的结论。   关键词:小电阻接地;接地网;参数不对称;零序电流保护;节点电位法1 引言近年来,随着城市建设和供电业务的迅速发展,一些大城市新发展的10kV配电网主要采用地下电缆,使对地电容电流大大增加。如果采用消弧线圈接地,则需要较大的补偿容量,而且要配置多台。10kV配电网线路在运行中操作较多,消弧线圈的分接头及时调整有困难,容易出现谐振过电压现象。因此我国许多大城市10kV配电网采用了中性点经小电阻接地方式来解决这一问题。10kV中性点小电阻接地方式在我国投入运行时间不长,许多问题尚未进行深入研究。本文就小电阻接地系统运行中可能出现的电缆对地电容参数不对称及变电所接地网不良所带来的问题进行了研究。2 系统模型目前,由于10kV中性点小电阻接地系统主变压器10kV侧一般采用三角形接线,中性点须采用一台接地变压器来实现,故建立10kV小电阻接地系统电网模型如图1所示。其中,出线对地等效三相电容阻抗值,型接地变压器三相等值阻抗;为系统等值三相电势源,Zab、Zbc、Zca分别为其三相电源等效内阻,R为接地电阻。 节点电压方程对以上建立的10kV小电阻接地系统的网络模型,采用节点电位法进行分析,选择节点5作为参考节点,节点方程为: 根据U4的表达式,对各种不对称情况作如下分析。   (1)当,即Z型变压器三相阻抗对称,且10kV出线三相等效对地电容对称,等效电源内阻相等。此时有:Y14=Y34=-Y24,因此可得:UR=U4=0,即无论三角形接法的电源侧出现何种不对称情况,均不会导致小电阻流过零序电流。(2)当Z型变压器三相阻抗、10kV出线三相等效对地电容、等效电源内阻中有一个参数不对称时,U4≠0,小电阻上将产生零序电流。因电缆线路某相绝缘发生老化(但未击穿),与其他两相产生不对称,或在施工过程中,由于施工人员没有严格按照规程操作,将杂质混入电缆接头处,这同样也会给电缆参数不对称造成隐患,故线路参数不对称的可能性最大,下面以线路参数不对称为例进行分析。设A相对地电容参数不对称,不对称系数为K,定义K为: 其中Za为对称时A相的标准参数;Z″a为不对称时A相的实际参数。很显然,K的取值越大,不对称程度越厉害。其中:IR为流过接地变压器中性点的零序电流,K′为系统阻抗参数及不对称系数K的函数。由式(4)、(6)和(7)可以推出下列结论: 1)|K′|为K的单调递增函数,随着K的增大而增大。当K=1时,即发生单相接地故障时,|K′|达到最大值;当K=0时即三相对称时|K′|为零。也就是说不对称度越大,|K′|值越大。因而由上述IR的表达式可知,不对称