配电网的供电可靠性与中性点接地方式有很大的关系。它直接影响到了配电线路的故障跳闸率。它不影响配电线路发生相间短路、两相接地短路和三相短路故障时配电线路的跳闸率 (发生这些故障时继电保护装置将直接切除故障线路) ;但它直接影响了配电线路发生单相接地短路时线路的跳闸情况。本文运用故障模式后果分析的方法来分析中性点经小电阻接地和经消弧线圈接地对负荷可靠性的影响。
故障模式后果分析法 (FMEA) 是传统的配电网可靠性评估方法。在进行可靠性分析的过程中, FMEA方法通过对系统中各元件状态的搜索, 列出全部可能的系统状态, 然后根据所规定的可靠性判据对系统的所有状态进行检验分析, 找出系统的故障模式集合, 并在此集合的基础上, 求得系统的可靠性指标。
在对配电网可靠性进行综合计算时, 为简化理论分析过程, 对所分析的配电系统进行了如下假定。
(1) 系统中各元件发生故障是相互独立的, 即仅考虑系统中元件的一阶故障。
(2) 发生单相接地短路故障时, 不考虑事故的扩大及临近线路故障的影响。
(3) 不考虑断路器等开关设备的误动、拒动, 所有继电保护装置动作正确。
(4) 第i条线路故障时故障类型为单相接地短路故障的概率为η, 其中瞬时性单相接地故障的相对概率为δ, 永久性单相接地故障的相对概率为1-δ。
(5) 不考虑继电保护装置误动作率, 即发生相间短路、两相接地、三相短路故障时, 继电保护装置能够成功将故障线路跳开, 发生单相接地故时, 继电保护装置根据中性点接地方式按照表1所示整定策略做出反映。 (如表1)
不同中性点接地方式在电网正常运行时, 几乎不对中性点的接地方式做出任何反映。然而当电网发生异常情况时, 尤其是发生单相接地故障时, 在故障相和非故障相上出现异常电流、电压, 不同的中性点接地方式所反映的也不同。本文主要是针对中性点经小电阻接地和消弧线圈系统进行分析的。
设中性点经小电阻接地网络中, 小电阻无成功使继电保护发出跳闸信号。如发生单相高阻接地短路故障时, 小电阻能成功与继电保护配合切除故障线路。图1是中性点经小电阻接地线路故障跳闸率。由于不考虑线路故障扩大及临近线路故障的造成的附加故障, 故电缆线路和架空线路的故障率相同。 (如图1)
对于架空线路和电缆线路, 线路非单相接地故障率和故障跳闸率为: (1-η) λ;线路单相接地故障率和故障跳闸率为:λη;即线路故障跳闸率为:λ。
设中性点经消弧线圈接地网络中, 消弧线圈能够成功熄灭瞬时性故障电弧。图2是中性点经消弧线圈接地线路故障跳闸率。
对于架空线路和电缆线路, 线路非单相接地故障率和故障跳闸率为: (1-η) λ;单相接地故障率为:λη;线路单瞬故障率为:δηλ;则线故障时成功灭弧且不跳闸的概率为:δηλ;即中性点经消弧线圈的架线路故障跳闸率为: (1-δη) λ。 (如图2)
中性点接地方式与配电系统的供电可靠性有很大的关系, 他严重影响到了负荷供电的供电水平。选择不同的中性点接地方式, 负荷的故障率跳闸率、每次故障平均停电持续时间以及年平均停电时间都是不同的。
本文采用的是经典的故障模式后果分析 (FMEA) 的方法来计算的。FMEA方法比较简单, 并且网络模型与配电系统的拓扑结构有着自然的相似, 但当网络规模变大时各种故障后果分析将变得十分冗长。随着配电网路规模的扩大, 电网越来越复杂, 需要运用新的分析方法来评估配电系统的可靠性, 例如:最小路法, 区间分析的方法等。这都有待于进一步的研究。
摘要：配电网中性点接地方式的选择是具有综合性的技术问题。目前国内常用的中性点接地方式是经小电阻接地和消弧线圈接地。每种接地方式都有优缺点, 中性点经小电阻接地主要是为了限制弧光过电压, 而中性点经消弧线圈接地是因为当发生单相瞬时接地故障时, 消弧线圈可以补偿电容电流, 电弧可以自熄。
关键词：中性点接地,小电阻,消弧线圈,故障模式后果分析
[1] 郭永基.电力系统可靠性原理和应用 (上册) [M].北京:清华大学出版社, 1986.
