大電流接地與小電流接地方式是根據(jù)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)接地電流的大小劃分的。大電流接地配電網(wǎng)單相接地電流比較大,需要斷路器立即跳閘切除故障,以消除大接地電流的危害;而小電流接地配電網(wǎng)單相接地電流比較小,不需要立即切除故障。除減少接地電流危害外,采用小電流接地的主要目的是利用接地電弧在電流較小時(shí)能夠自行熄滅的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)接地故障的自愈,減少故障造成的停電。
有效接地與非有效接地的劃分方法源于美國電機(jī)工程師協(xié)會(AIEE)在1947年頒布的32號標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定系統(tǒng)或系統(tǒng)的指定部分的任何各點(diǎn)上零序電抗對正序電抗之比都不大于3,而且零序電阻對正序電抗之比不大于1時(shí),該電力系統(tǒng)或系統(tǒng)的一部分被認(rèn)為是中性點(diǎn)有效接地的,否則是非有效接地。
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配電線路中絕大部分接地故障由雷電、樹枝碰線、鳥和其他動物落在導(dǎo)線之間,以及污穢造成絕緣子閃絡(luò)等原因引起,這些故障一般都是瞬時(shí)性的。電纜線路中瞬時(shí)性故障相對要少一些,但仍然有一定的比例。不少人認(rèn)為,電纜絕緣的破壞都是永久性的,因此電纜本體中不存在瞬時(shí)性故障。而實(shí)際故障記錄結(jié)果表明,有一部分電纜本體中的小電流接地故障電弧能夠自熄滅,說明其故障性質(zhì)是瞬時(shí)性的。例如,根據(jù)某石化企業(yè)的記錄,在某次電纜本體發(fā)生永久接地故障前的7天內(nèi),共發(fā)生了8次瞬時(shí)性接地故障,其中6次的持續(xù)時(shí)間約為一個(gè)工頻周期,另2次的持續(xù)時(shí)間也小于1s。
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實(shí)際配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用的接地方式主要有:直接接地、不接地、小電阻接地、諧振接地(消弧線圈接地)等。在我國,早期人們將這幾種接地方式分為大電流接地與小電流接地方式,現(xiàn)在一般分為有效接地與非有效接地方式。在一些人的觀念中,以上2種劃分標(biāo)準(zhǔn)是等同的,即有效接地方式就是大電流接地方式,非有效接地方式就是小電流接地方式。事實(shí)上,這2種接地方式的劃分標(biāo)準(zhǔn)還是有較大差異的。
中性點(diǎn)采用什么接地方式是配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中需要解決的基本技術(shù)問題。GB 50613—2010《城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:對于中壓配電網(wǎng)來說,當(dāng)電容電流小于10A時(shí)采用不接地方式;10~150A時(shí)采用消弧線圈接地;電容電流大于150A且全是電纜網(wǎng)絡(luò)時(shí),采用小電阻接地。目前,我國供電企業(yè)基本上是遵循上述原則選擇配電網(wǎng)的接地方式的。但是,近年來個(gè)別供電企業(yè)出于解決故障選線困難、消除破壞系統(tǒng)絕緣的接地過電壓以及防止落地導(dǎo)線危害人身安全的考慮,在架空以及架空線路與電纜混合網(wǎng)絡(luò)中也采用了小電阻接地方式;有的已經(jīng)采用了小電流接地方式的也在考慮改為小電阻接地。
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就中壓配電網(wǎng)來說,如果主變壓器中性點(diǎn)采用直接接地方式,其阻抗參數(shù)一般都會滿足有效接地系統(tǒng)的條件。中國部分城市的電纜配電網(wǎng)采用小電阻接地方式,接地電阻值在10Ω左右,單相接地故障時(shí)接地電流約600A,需要配置動作于跳閘的接地保護(hù),屬于大電流接地方式,但其接地故障回路的零序電阻超過30Ω,遠(yuǎn)大于正序電抗值,屬于非有效接地系統(tǒng)。因此,在討論配電網(wǎng)繼電保護(hù)問題時(shí),還是使用大、小電流接地方式的劃分辦法比較好。
關(guān)于大電流與小電流接地方式的劃分,并沒有一個(gè)嚴(yán)格的電流數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)。不接地與諧振接地,屬于小電流接地方式,小電流接地配電網(wǎng)單相接地電流一般不會超過10A;中性點(diǎn)直接接地、小電阻接地屬于大電流接地方式,大電流接地配電網(wǎng)單相接地電流一般大于200A。
配電網(wǎng)單相接地故障中瞬時(shí)性故障的比例比較高,如果采用小電阻接地方式,即使重合閘成功,也會出現(xiàn)1s左右的停電,給一些敏感的負(fù)荷(如聯(lián)合生產(chǎn)線、高科技數(shù)字設(shè)備)帶來經(jīng)濟(jì)損失。采用小電流接地方式后,具有瞬時(shí)性故障性質(zhì)的電弧一般都能夠自行熄滅,實(shí)現(xiàn)故障的自愈,不會造成停電,能夠顯著地提高供電質(zhì)量。
2、接地方式與供電質(zhì)量顯然,對配電網(wǎng)采用什么接地方式為好,目前業(yè)界還沒有完全形成共識。圍繞接地方式的劃分方法、接地方式對供電質(zhì)量以及人身安全的影響、小電流接地故障選線與定位技術(shù)是否成熟等問題,人們還存在一些模糊認(rèn)識,甚至有爭論。本文根據(jù)國內(nèi)外的有關(guān)資料,談?wù)剬@些問題的看法,并對配電網(wǎng)接地方式的選擇提出建議。
1、中性點(diǎn)接地方式及其分類