考慮中性點(diǎn)接地方式的配電網(wǎng)供電可靠性評(píng)估研究

內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 阿斯楞 于 源 內(nèi)蒙古電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 王 鵬

配電網(wǎng)供電是否安全可靠，直接反映了電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)以及電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理水平，甚至還決定了電網(wǎng)的檢修維護(hù)水平。而配電網(wǎng)作為一種紐帶，將用戶和電力系統(tǒng)進(jìn)行很好地聯(lián)系，因此配電網(wǎng)的供電可靠性成為了評(píng)估電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，在中性點(diǎn)接地方式下，如何科學(xué)地評(píng)估配電網(wǎng)供電可靠性是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，其中性點(diǎn)接地方式選用是否合理，直接影響了系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性和絕緣水平，為了科學(xué)控制電力系統(tǒng)電容電流，確保配電網(wǎng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，首先，針對(duì)配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式，分析和研究了消弧線圈接地方式和小電阻接地方式對(duì)配電線路可靠性的影響；其次，根據(jù)配電網(wǎng)可靠性評(píng)估模型，探討了以上兩種中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性影響的評(píng)估；最后，以“中性點(diǎn)接地方式不同時(shí)樹干式配電網(wǎng)可靠性分析”為例，在兩種中性點(diǎn)接地方式下，客觀、科學(xué)地評(píng)價(jià)和研究了配電網(wǎng)供電的可靠性水平。希望通過這次研究，為相關(guān)從業(yè)人員提供有效的借鑒和參考。

1 中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電線路可靠性的影響

中性點(diǎn)接地方式主要包含以下兩種類型，一種是消弧線圈接地方式，另一種是小電阻接地方式。前者充分借助消弧線圈，直接調(diào)整和控制繞組的匝數(shù)，確保消弧線圈電感性能得以有效提升；后者在具體的運(yùn)用中，通過不斷增加故障線路內(nèi)部電流，可以降低電弧過電壓的概率，同時(shí)還提高電力系統(tǒng)阻尼性能，有效地避免了諧振過電壓現(xiàn)象的發(fā)生。

1.1 消弧線圈接地方式對(duì)配電線路可靠性的影響

配電線路跳閘原因分析。在消弧線圈接地方式下，導(dǎo)致配電線路出現(xiàn)跳閘原因主要包含以下兩種：配電線路出現(xiàn)故障問題，導(dǎo)致其發(fā)生跳閘現(xiàn)象；在進(jìn)行單相接地故障期間，由于微機(jī)類型選錯(cuò)或者人工選線錯(cuò)誤，造成配電線路出現(xiàn)頻繁跳閘現(xiàn)象[1]。如果跳閘原因是第一種，那么需要對(duì)其故障問題進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間修復(fù)后，才能保證配電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。此外，一旦該線路沒有在最短時(shí)間內(nèi)快速轉(zhuǎn)移線路負(fù)荷，會(huì)導(dǎo)致線路出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停電，進(jìn)而引發(fā)不可估量的嚴(yán)重后果。

跳閘分類。根據(jù)單相接地線路出現(xiàn)的真實(shí)故障情況，將配電線路跳閘劃分為以下三種類型：微機(jī)選型錯(cuò)誤，配電線路跳閘。在對(duì)微機(jī)進(jìn)行選型期間，由于微機(jī)選型錯(cuò)誤導(dǎo)致單相接地故障線路出現(xiàn)故障擴(kuò)展現(xiàn)象，進(jìn)而造成配電線路跳閘；故障擴(kuò)展，其他線路受到影響，配電線路跳閘。在這一情況下，跳閘線路除了包含單相接地故障線路外[2]，還包含正常運(yùn)行的線路。故障擴(kuò)展影響主要是指正常的線路由于受到故障擴(kuò)展的不良影響，轉(zhuǎn)化為故障線路；單相接地故障線路異常，配電線路跳閘。在這種情況下，單相接地線路所對(duì)應(yīng)的電弧無法在短時(shí)間內(nèi)快速熄滅，一旦出現(xiàn)單相線路跳閘，則會(huì)導(dǎo)致相間故障問題出現(xiàn)。

可靠性影響因子。對(duì)于消弧線圈接地方式而言，影響跳閘情況的因素主要包含配電網(wǎng)的絕緣水平、電纜溝防火條件、線靈敏度、過電流水平和過電壓水平。

1.2 小電阻接地方式對(duì)配電線路可靠性的影響

配電線路跳閘原因的分析。對(duì)于小電阻接地方式而言，一旦發(fā)現(xiàn)配電線路出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，技術(shù)人員要重點(diǎn)分析以下跳閘原因：電弧火災(zāi)、瞬時(shí)單相接地故障、永久單相接地故障，而這三種故障均是由線路故障引起的[3]，相關(guān)人員要確保選線正確的基礎(chǔ)上，將配電線路跳閘故障概率降到最低。

跳閘分類。在小電阻接地方式下，配電線路跳閘情況主要包含以下兩種類型：繼電保護(hù)產(chǎn)生大量的跳閘信號(hào)，導(dǎo)致配電線路出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象；當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，由于繼電保護(hù)沒有產(chǎn)生相應(yīng)的跳閘信號(hào)，導(dǎo)致配電線路出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。

可靠性影響因子。小電阻接地方式下配電線路跳閘影響因子主要包含配電網(wǎng)的絕緣水平、線路故障率、單相接地故障率以及消弧線圈接地方式的選線靈敏度、過電流水平和過電壓水平。對(duì)于小電阻接地方式而言，一旦配電線路頻繁出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，將會(huì)降低配電網(wǎng)供電穩(wěn)定性、連續(xù)性和可靠性[4]，因此，技術(shù)人員要重視對(duì)以上配電線路跳閘影響因子的充分考慮。

2 中性點(diǎn)接地方式對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性影響的評(píng)估

2.1 消弧線圈接地方式下的跳閘模擬

在這一環(huán)節(jié)中，為了保證跳閘模擬結(jié)果的精確性和真實(shí)性，技術(shù)人員首先要做好對(duì)跳閘概率模型的搭建，在此基礎(chǔ)上，通過利用MATLAB編程設(shè)計(jì)和開發(fā)蒙特卡洛法功能，然后嚴(yán)格按照消弧線圈接地相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，全面地模擬和處理配電網(wǎng)線路真實(shí)跳閘過程[5]，模擬跳閘流程圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，在消弧線圈接地方式下，通過對(duì)跳閘情況進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)一次性短路故障次數(shù)所對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，能夠直觀、明了地反映出配電系統(tǒng)的實(shí)際跳閘情況。此外，從圖1中還可以看出，該模擬方式忽視對(duì)其他類型短路故障因素的考慮[6]，僅僅考慮了單相接地故障這一因素即可。

圖1 模擬消弧線圈接地方式下的跳閘流程

2.2 小電阻接地方式下的跳閘模擬

在這一環(huán)節(jié)中，為了保證跳閘模擬結(jié)果的精確性和真實(shí)性，技術(shù)人員首先要做好對(duì)跳閘概率模型的搭建，在此基礎(chǔ)上，通過利用MATLAB編程設(shè)計(jì)和開發(fā)蒙特卡洛法功能，然后在小電阻接地方式下對(duì)配電網(wǎng)線路跳閘的影響進(jìn)行科學(xué)模擬，模擬小電阻接地方式下的跳閘流程圖如圖2所示。

圖2 模擬小電阻接地方式下的跳閘流程圖

從圖2中可以看出，在小電阻接地方式下，通過對(duì)跳閘情況進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)一次性短路故障次數(shù)所對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，能夠直觀、明了地反映出配電系統(tǒng)的實(shí)際跳閘情況[7]，所以整個(gè)故障發(fā)展流程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，并且僅考慮單相接地故障即可。

3 中性點(diǎn)接地方式不同時(shí)樹干式配電網(wǎng)可靠性分析

為了更好地評(píng)估和驗(yàn)證配電網(wǎng)供電可靠性水平，現(xiàn)根據(jù)樹干式配電網(wǎng)管控相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，開展以下評(píng)估工作。樹干式配電網(wǎng)簡(jiǎn)化圖如圖3所示。

圖3 樹干式配電網(wǎng)簡(jiǎn)化圖

為了最大限度地提高配電網(wǎng)供電可靠性計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性和可靠性，首先技術(shù)人員要做好對(duì)相關(guān)參數(shù)的科學(xué)設(shè)置，如：線路故障出現(xiàn)的概率、單相接地故障發(fā)生的概率等。當(dāng)這些參數(shù)設(shè)置結(jié)束后，如果線路為電纜時(shí)，技術(shù)人員要做好對(duì)以上兩種接地方式的主干線故障修復(fù)時(shí)間的科學(xué)調(diào)整和控制，使其被分別設(shè)置為7h、9h，此外還要將開關(guān)操作方式統(tǒng)一設(shè)置為手動(dòng)操作方式，并將操作方式的切換時(shí)間設(shè)置為1h。

如果線路為架空線路時(shí)，技術(shù)人員要做好對(duì)以上兩種接地方式的主干線故障修復(fù)時(shí)間的科學(xué)調(diào)整和控制，使其被分別設(shè)置為5h、7h，此外還要將開關(guān)操作方式統(tǒng)一設(shè)置為手動(dòng)操作方式[8]，并將操作方式的切換時(shí)間設(shè)置為1h。負(fù)荷點(diǎn)參數(shù)設(shè)置表如表1。

表1 負(fù)荷點(diǎn)參數(shù)設(shè)置表

樹干式配電網(wǎng)供電可靠性分析結(jié)果分別如表2、表3所示，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，以上兩種中性點(diǎn)接地方式所用到的架空線路在配電網(wǎng)供電可靠性評(píng)估方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。得出這一結(jié)論的依據(jù)為架空線路出現(xiàn)永久性接地故障的可能性較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電纜線路，同時(shí)，在評(píng)估配電網(wǎng)供電可靠性期間，架空線路不需要考慮電弧火災(zāi)出現(xiàn)的概率，而電纜線路則需要考慮。同時(shí)，當(dāng)接地方式相同時(shí)，架空線路所對(duì)應(yīng)的故障修復(fù)時(shí)間明顯低于電纜線路，由此可見，架空線路的可靠性指標(biāo)控制效果明顯高于電纜線路。

表2 全電纜線樹干式配電網(wǎng)可靠性計(jì)算結(jié)果

表3 全架空線路樹干式配電網(wǎng)可靠性計(jì)算結(jié)果

此外，小電阻接地方式所對(duì)應(yīng)的SAIFI（平均停電頻率指標(biāo)）相對(duì)較高，小電阻接地系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障異常問題時(shí)，需要耗費(fèi)的故障修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致消弧線圈接地系統(tǒng)的SAIFI明顯高于小電阻接地系統(tǒng)。由此可見，通過選用小電阻接地方式，可以最大限度地提高配電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性，使得電力系統(tǒng)供電性能得以有效提升，以滿足人們的用電需求。

4 結(jié)語

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電容電流的科學(xué)調(diào)整和控制，降低非故障線路跳閘的風(fēng)險(xiǎn)，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行性能，技術(shù)人員要在充分結(jié)合供電可靠性的基礎(chǔ)上選用小電阻接地方式，不斷提高樹干式配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。這樣一來，不僅可以提高供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，還能縮短停電持續(xù)時(shí)間，確保電力系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)供電的連續(xù)性、穩(wěn)定性，滿足人們的用電需求。