針對礦井配電網中性點電壓偏移解決方法分析

柳金賢（山西中煤華晉能源有限責任公司王家嶺礦，山西河津，43300）

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針對礦井配電網中性點電壓偏移解決方法分析

柳金賢
（山西中煤華晉能源有限責任公司王家嶺礦，山西河津，43300）

摘要：本文結合電網的整體結構、中性點消弧補償方式與中性點偏移的數學關系，進一步改進了消弧設備的感性電流注入方式，采取了一系列措施來抑制中性點電壓的過大偏移情況。

關鍵詞：中性點有效接地電網；中性點電壓；補償方式；抑制措施

0 引言

由于我國配電網的快速改造，基本采用了中性點自動跟蹤式故障點消弧裝置，但是考慮到配電網的線路、負載以及變壓器運行方式的變化，在消弧設備對短路故障后的電容電流進行補償之后，系統中性點的電壓仍然會出現明顯偏高的異常現象，進一步擴大了A、B、C三相的不對稱性，這樣會使得加在電網的負載和電網線路的絕緣性能劣化，甚至會引起母線電壓檢測裝置誤報警。鑒于此，本文針對中性點加裝消弧設備的35KV配電網，給出了等效中性點電壓偏移的抑制策略。

1 配電網中性點電壓偏移過大的原理

對于35KV、10KV這樣的配電網結構，其等效中性點的電壓表達方式為：

如果只考慮理想狀態下，系統是完全對稱的，則會有：

當系統的對地參數出現不對稱時：

在配電網的人為等效點加裝消弧設備后，中性點出現的不對稱電壓變化為：

綜上所述，對人為中性點產生偏移的因素主要有：

的大小變化主要是由線路等效對地電容引起的，普通的三相架空線采用水平的排列方式，基于這樣的結構，三相的對地電容基本是對稱的，因此。同樣，井下敷設電纜的對地三相參數也是保持對稱性的。當配電網發生單相短路故障或者出現不是全相運行的負荷情況時，就會出現三相電容參數不相等的情況，造成發生變化。

（3）對補償消弧進行自動控制

井下電纜的長期運行經驗證明，對于有單相短路接地發生的配電網，當接地電流的閥值大于10A后，電網自身不能將接地點的電弧消除掉，從而演變成間歇發生的電弧故障，長時間下去中性點的電壓嚴重偏高。因為接地點的電弧沒有消除，導致兩相短路故障的出現。所以一當接地點的電流超過閥值，就需要采取一定的策略去降低或者消除過大的短路電流。然后經過補償后的接地點電流不宜過小，因為過小的接地電流引起偏小，產生的偏移系數就會很大，系統的不安全度將會增大。

2 中性點位移電壓的控制措施

2.1 盡量調節電網的對稱結構。當因配電網的負荷不對稱度引起文中KC系數增大的情況，可以將可變的阻抗器投入發生短路故障的相別線路，補償線路的容性參數，恢復三相的平衡性。

2.2 保持對配電網中設備的定期檢修，將支撐絕緣子表面的灰塵定期的清除掉，盡量減少電網線路的絕緣薄弱點，避免因為不對稱的泄露電流引起的對中性點電壓的影響。

2.3 需要分相計算電容電流或者求解每一相分布電容的情況，當某一相的電容值相對于其他相偏差較大時，變電所通常利用偷竊電容器來補償該相的偏差值，達到三相分布電容基本平衡的格局，利用投切動態電容器來糾正非全相電容的不平衡性來減小中性點電壓，在實踐中獲得了實用價值。

2.4 將消弧設備中串聯一定的電阻值來增加中性點回路的阻性分量，從而加大了整個補償系統的阻尼率，偏移系數表達式中的脫諧率因為要起到限制殘流的作用，因此脫諧率不會太大，鑒于系統的阻尼率通常在2%～5%之間變化，因此可以將阻尼電阻串接在消弧裝置中來限制系統的中性點電壓。模擬仿真實驗表明，當該電阻值的取值在消弧阻抗值的5%-10%范圍之間時，可以達到減小中性點電壓的效果。而且由于將該電阻串接在接地的中性線中，消除諧振的同時可以達到系統補償度靈活變化的要求。鑒于阻尼電阻承受大電流可能會燒壞，同時還要求能夠最大限度的補償短路電流，要求在系統正常運行的情況下將阻尼電阻投入，一當有單相接地的情況，系統的運行狀態隨之發生改變，此時消弧線圈與線路對地電容呈現并聯結構，由于需要消弧設備發出最大的感性電流，因此此時可以將阻尼電阻短接，當消除短路故障后重新投入。對于阻尼電阻的保護而言，可以引入過流繼電保護。如果控制回路出現問題，利用過流保護元器件來將阻尼電阻的短路開關閉合。同時加裝過壓保護器件，避免回路斷電后引起的間隙擊穿。阻尼電阻值的大小主要考慮發生間歇性電弧接地時，短路點弧光接地瞬間的過電壓問題，要去能夠有效的限制該過電壓，因此在短路后的一定時間內不得退出，需要參與補償；但是在永久性接地故障后，需要將其瞬間退出。因此該元器件值的容量選取參考消弧設備的最大補償容量，一般取其一半，就能夠滿足補償要求。

3 結語

配電網的中性點電壓太大時對系統的安全穩定性造成了一定的影響，對于每一次中性點電壓出現偏差的問題，需要根據負荷以及系統的運行情況進行分析，據此來采取相應的控制方案。對于正在投入運行的消弧設備，生產商需要改進產品的參數或者結構來適應變化的配電網情況。

參考文獻

［1］DL/ T62021997.交流電氣裝置的過電壓保護和和絕緣配合［S］.

［2］李景祿，林玉懷，陳忠仁，等.ZXB系列自動跟蹤補償消弧裝置［J］.中國電力，1998，31（8）：42245.

Analysis of neutral voltage displacement solution for mine distribution network

Liu Jinxian
（Shanxi Coal Energy Co.，Ltd.China Shanxi flooded mine，Shan Xi，He Jin，43300）

Abstract：Based on the combination of the overall structure of the grid，the mathematical relationship between the neutral point arc compensation offset the neutral point further improved arc extinguishing devices inductive current injection method，a series of measures to curb excessive neutral voltage excursion.

Keywords：Neutral Point Effectively Grounded Power；neutral voltage；compensation；suppression measures

作者簡介

柳金賢，男，1986年生，目前從事礦井配電自動化方面的工作。