安防之家讯:3 中性点电阻值的选取原则根据电网的实际情况。安全电阻值的选取一般应考虑以下几个问题。
3.1 过电压的限制水平及降低人身触电的危险
只要RN≤1/3ωC0,弧光接地过电压被限制在2.2Uxg以下,对不同的系统,C0不同,RN取值不同,一般在100Ω以上。它属于高阻范围,对RN无论是低阻(RN=10Ω)还是高阻(RN=100~400Ω)都能达到抑制电压互感器(PT)谐振过电压和断线谐振过电压的目的,当然,RN越小,过电压水平越低。但同时应兼顾对通过人体的接地电流不造成明显的增加。
运用戴维南定理,对图3的电网情况转化成为下边的等效电路图;此时的等效开路电压等于人身未触电以前A相的对地电压(UA),而等效阻抗Z等于三相电网对地的绝缘电阻r和电容C与中性点接地电阻RN并联后的数值,人身电阻为RR,即
式中
Z0——零序阻抗
图3 人触电时的电网情况及等效电路图
Fig.3 Stateofelectrifiedwirenettingwhenmangetselectricshockandtheequivalentcircuit然后,根据等效电路图,即可求得通过人体的接地电流IR为
可以看出,由于RN的接入,r和3RN是并联关系,相当于把电网对地的绝缘电阻值减小了。因此,人身触电电流将随RN的变化而变化;当C0一定时,也有某一个电阻r使人身触电电流值为最小。也就是说,当r和C0一定时,改变RN的值,将会在某一个RN的条件下,人身触电电流值为最小。图4的实测曲线,说明了人身触电电流随RN的变化规律。由此可见,在r和C0一定的条件下,接入RN总会使人身触电电流值减小,而不是增大,对安全是有好处的。但是,也应该看到,RN的变化,实际上对人身触电电流的影响很小;因为在电容值较大的情况下,起决定作用的仍然是电容电流。
图4 通过人身的接地电流与配电网中性点电阻RN的变化规律
Fig.4 RelationshipbetweencurrentthroughbodyIRandneutral-pointresistanceRNinpowerdistributionnetwork从图4可以看出,随着RN的增大,IR趋于稳定,在合适的范围内选取RN值,IR增加不明显。图5进一步说明了人身触电电流随绝缘电阻r和电容C的变化规律。表1说明了电网3300V电压下,随着中性点电阻RN的增加,人身触电电流减小的趋势。
表1
RN/Ω
1/6ωC0
1/3ωC0
1/2ωC0
2/3ωC0
5/6ωC0
1/ωC0
IR/A
7.33
5.19
3.98
3.22
2.70
2.33
注:煤矿安全手册将人体电阻RR的取值定为1000Ω。
图5 人身触电电流随电网对地绝缘电阻和电容的关系曲线
1.C=1μF 2.C=0.4μF 3.C=0.2μF 4.C=0.1μF
Fig.5 Relationshipcurvebetweencircuitinwhenmangetselectricshockandinsulatecapacitance
3.2 单相接地电流的限制水平
当单相接地时相当于RR=0的情况,此时的单相接地电流值为
其有效值为
显然,RN越小,则Ijd越大。
按单相接地电流选取RN,应保证最大的接地电流满足开断容量的要求,且留有一定的裕度。一般应控制单相接地电流小于三相短路电流,最小单相接地电流应满足接地继电器灵敏度的要求。
在电网中性点经低阻接地时,发生单相接地,保护装置动作并立即跳闸;而高阻接地则允许带接地运行1~2h。所以采用高阻接地方式,通常并不要求发生接地故障时立即切除故障,因为接地电流被限制到很小,保护装置只是检测故障并发出信号,这对“连续生产”的企业是很重要的。
4 结论
(1)从过电压情况来看,中性点不接地方式最高,对于电气设备的绝缘有较大的威胁;采用消弧线圈的接地方式,仍不能减小电弧接地过电压,因而最好采用中性点经高电阻接地方式。
(2)从实现继电保护的难易程度看,中性点不接地方式比较难,若采用消弧线圈接地方式则更难;因此最好采用中性点经高电阻接地方式。
(3)从人身安全的角度看RN=1/3ωC0,人身触电电流将要大大增加,对安全不利;不仅如此,单相接地电流增大,对安全也没有好处,将会增加煤矿瓦斯煤尘爆炸的可能性。因此,对于煤矿井下来讲,最好是RN取较大数值。
(4)电网中性点接地方式是一个涉及到电力系统许多因素的综合问题,在选择中性点接地方式时,应充分考虑国情、本地区特点、电网结构、供电可靠性、设备与线路的绝缘水平、人身安全及对通信线路的干扰等因素,通过技术经济比较,选择合理的中性点接地方式。
参考文献
1 胡天露.矿井电网的漏电保护.北京:煤炭工业出版社,1987.
2 牟龙华.高压电网高阻接地方式的分析.中国矿业大学学报,1994(4)
3 许允之等.消弧线圈并电阻接地方式.华北电力大学学报,1997(3)
4 许允之.电网过电压数据的数理统计方法.上海交通大学学报,1997(3)
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