淺析10/0.4kV變電所接地設計存在的問題

麥美歡

【摘 要】隨著我國經濟的突飛發(fā)展，民用建筑用電的不斷增多，城市10/0.4kV 變電所存在不同現象問題，保護接地故障電流返回電流提供通路，有效降低電氣裝置外露導電在股占時的對地電壓，同時能降低配電線路的保護作用，變電所接地設計有著很大的意義，本文主要分析了10/0.4kv變電所接地設計的不合理性，并提出相對合理的設計，僅供參考。

【關鍵詞】10/0.4kV；變電所接地設計

引言

10/0.4kV變電所的接地分為電源中性點接地（系統(tǒng)接地）與電氣設備外露導電部分接地（功能性接地）。系統(tǒng)接地給配電系統(tǒng)提供了一個參考電位，降低了系統(tǒng)對地絕緣的要求；保證配電系統(tǒng)的正常運行和電氣安全。當低壓配電線路發(fā)生接地故障時。保護接地為故障電流返回電源提供了通路，降低了電氣裝置的外露導電部分在故障時的對地電壓或接觸電壓，同時故障電流還能使低壓配電線路上的保護電器動作，及時切斷電源。本文談了10/0.4kv接地設計的不合理性，并提出相對合理的接地方式。

1.變電所接地電流分析法

變電所的接地，一般采用電流路徑分析法來研究接地的合理性。下面圖從正常工作時電流路徑和發(fā)生接地故障時電流路徑兩個方面來分析，見圖1和圖2。

1.1 變電所接地正常運行時

變電所接地正常運行時相線電流從變壓器（電流端）流向負載， 中性線電流（包括三相不平衡負荷電流和零序諧波電流）從負載流向變壓器中性點。中性線電流在流回變壓器中性點的過程中，不應流經接地導體，以免產生分散電流和不良后果。

1.2 發(fā)生接地故障時

發(fā)生接地故障時（相線對PE線或外漏可導電部分單相短路），故障電流從相線經接地故障點，引起的故障電壓小，沿PE線返回變壓器中性點 此故障電流應滿足過流保護電器動作要求。在變電所內高壓系統(tǒng)保護接地與低壓系統(tǒng)的系統(tǒng)接地通常合并為一個接地，以簡化接地裝置的設置。

隨著我國經濟飛速發(fā)展，用電量劇增，一些大城市將10kV 電網改為經小電阻接地方式，故障電流和故障電壓大增，這種情況下，高壓系統(tǒng)保護接地與低壓系統(tǒng)的系統(tǒng)接地最好分開設置，如仍共用一個接地，需采取適當措施防止變電所10kV 側的接地故障導致低壓系統(tǒng)內的電氣危險。

2.分析工程應用中10/0.4kV變電所的接地設計做法

2.1 實際工程中的接地設計做法

變壓器中性點通過接地線直接引至室外接地裝置。變壓器室和高低壓配電室沿墻角設一圈保護接地干線，連通PE 接線端子、室外接地裝置，并與柱內主筋可靠連接， 以實現保護接地。在低壓配電屏內N母排與PE母排連接構成TN.S系統(tǒng)。

1）正常工作時，N 線電流在由負載流回變壓器中性點的過程中，在進線低壓配電屏內N母排與PE母排連接點處發(fā)生分流，大部分N線電流IN1通過N線返回變壓器中性點；少部分電流IN2繞經PE母線、室內保護接地干線、室外接地裝置返回至變壓器中性點。

2）變壓器低壓側繞組發(fā)生對外殼接地故障時，接地故障電流在變壓器室保護接地干線處分流，一部分故障電流經變壓器室及變配電室四周接地干線、室外接地裝置返回至變壓器中性點。另一部分接地故障電流經保護接地線、低壓配電柜PE母排、N母排返回變壓器中性點。

2.2 變電所接地存在的問題

變電器正常運行時室內保護接地線及室外接地裝置裸露的PEN 線與地接觸時產生雜散電流，電流可引起電氣火災、對地下金屬部分的腐蝕、引起對信息系統(tǒng)的干擾等危害。變電所內的變壓器、配電盤以及電氣設備的金屬外殼都需接PE 線以防人身電擊。變壓器低壓側繞組發(fā)生對外殼接地故障時，接地短路電流是通過變配電所墻角敷設的一圈-40mmx5m鍍鋅扁鋼環(huán)形PE干線返回變壓器的。由于接地故障發(fā)生在變電所內，故障回路阻抗小，短路電流大，需慎重校驗環(huán)形PE干線的電流熱穩(wěn)定。

總上分析，產生上述問題主要原因是變壓器中性點處被多點接地，必然導致中性線電流及單相短路電流沿多條路徑返回變壓器。

2.3 較為合理的做法：

按照國際電工標準《低壓電氣裝置》IEC60364-1：2005 第1 部分：基本原則、一般特性評估、和《低壓電氣裝置》第4 部分：安全防護，第44 章：《電壓擾動和電磁干擾的防護》IEC60364-4-44：2007 規(guī)定，不允許在變壓器處直接接地，只允許在變電所低壓配電柜內進行一點接地，正常運行時N 線電流通過N 線返回變壓器中性點，不會產生雜散電流。接地故障時，接地故障電流沿PE 線返回變壓器中性點。依據國際電工規(guī)定10/0.4kV 變電所兩臺變壓器的TN 系統(tǒng)接地。

各臺變壓器引出的N 線只能集中在的低壓配電柜上方的N 母排和下方的接地PE 母排做跨接實現一點接地，不允許在變壓器處就地直接接地。只有如此，才可避免雜散電流，且系統(tǒng)內接地故障電流返回變壓器的通路最為便捷。

3.變電所的接地電阻

變電所系統(tǒng)接地的接地電阻一般按不大于4Ω設計，現時的“接地”也可是指一個電氣系統(tǒng)與它所依附的導體相連接，以導體電位作為該系統(tǒng)的參考電位，該導體即是該系統(tǒng)的“地”。例某高層建筑地22 層樓的干式變壓器變電所的接地并非接樓外的大地，而是接該樓層內等電位聯結系統(tǒng)內金屬結構、管道等裝置外導電部分。由于這一接地不存在有大幅值的人工接地極接地電阻，變電所的接地電阻僅為接地線的若干歐姆，對本建筑物而言，變電所接地的效果非常好，沒必要來規(guī)定接大地的接地電阻不大于若干Q的要求。

變電所需要通過總等電位聯結的地下部分與大地連通實現了自然接大地，它用以泄放低壓系統(tǒng)內可能出現的雷電流、靜電荷等。以避免可能發(fā)生的電氣事故，它對接地電阻值的要求不高，總等電位聯結的自然接地一般可滿足要求。

關于人工接地極的設置，我國建筑電氣設計中一般在變電所外地下打入不大于若干歐姆的人工接地極作變電所接地，因阻值過大，效果并不佳。

4.結語

總上所述：10/0.4kV變電所接地在電氣設計中是十分重要和復雜的問題，目前我國的做法多數參照地方接地標準，因此存在做法出入，導致接地系統(tǒng)存在安全問題，這應引起電氣設計人員的重視。

參考文獻：

[1]王厚余. 變電所的系統(tǒng)接地和雜散電流[J]. 建筑電氣， 2007（9）： 4-7.

[2]王厚余.10/0.4kV 變電所的接地需要更新觀念[J]. 建筑電氣， 2009（11）： 3-6.