變電站10kV系統(tǒng)中性點接地方式的技術對比

李澤宏

摘 要：變電站10kV系統(tǒng)中性點接地方式主要有中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點經(jīng)小電阻接地兩種方式。經(jīng)分析對比這兩種接地方式的選取原則、運行特性、適用范圍以及優(yōu)缺點，綜合考慮供電可靠性及人身安全等因素，得出在東莞地區(qū)10kV系統(tǒng)中采用中性點經(jīng)小電阻接地具有更高的可行性和優(yōu)越性。

關鍵詞：10kV系統(tǒng)；中性點接地方式；消弧線圈；接地電阻

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0182-01

1 緒論

變電站10kV系統(tǒng)在供電網(wǎng)絡中非常重要，具有供電范圍廣、用戶多、影響大的特點。而10kV系統(tǒng)的中性點接地方式與供電可靠性、過電壓與繼電保護等密切相關，對系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運行，保障人身以及設備安全起到舉足輕重的作用。目前，在東莞地區(qū)10kV系統(tǒng)中性點接地方式主要包括經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)小電阻接地兩種方式。現(xiàn)對這兩種接地方式的運行特性、適用范圍以及優(yōu)缺點進行分析和對比。

2 10kV系統(tǒng)中性點運行方式的選取原則

依據(jù)《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規(guī)范》（GB50064-2014），中性點接地方式的劃分原則如下[1]：

（1）35kV系統(tǒng)和不直接連接發(fā)電機的10kV系統(tǒng)，當單相接地故障電容電流大于10A時，又需要在接地故障條件下運行時，應采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。（2）6kV～35kV主要由電纜線路構成的配電系統(tǒng)，當單相接地故障電容電流較大時，可采用中性點低電阻接地方式。該方式下系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時瞬時跳閘，應考慮供電可靠性要求。

3 10kV系統(tǒng)中性點接地方式的技術對比

3.1 中性點經(jīng)消弧線圈接地方式

3.1.1 運行特性

中性點經(jīng)消弧線圈接地時，其單相接地故障電流僅為補償后的殘余電流，使電弧不能維持而自動熄滅，起到抑制電弧重燃作用。中性點經(jīng)消弧線圈系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，不計系統(tǒng)自身阻抗，則系統(tǒng)的零序等值電路如圖1所示。

則故障點的接地電流：

（1）

（2）

其中，--發(fā)生單相接地故障時接地點零序電壓；L--消弧線圈的電感值；C--線路單相等值電容之和；--經(jīng)過消弧線圈的零序電流；--經(jīng)過電容的零序電流；--經(jīng)消弧線圈補償后由接地點流回的殘余電流。

由式2知，由于消弧線圈的補償作用，使得故障處的接地電流減小，當殘余電流過零時，接地電弧較易熄滅。

3.1.2 適用范圍

中性點消弧線圈接地方式廣泛應用于10kV系統(tǒng)。當單相接地電容電流超過了允許值10A時，可用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方法來解決。

其主要優(yōu)點：（1）發(fā)生單相接地故障時，消弧線圈產(chǎn)生的感性電流補償電網(wǎng)產(chǎn)生的容性電流，可以使故障點電流接近于零，一般允許線路帶故障運行2h，增強了供電可靠性。（2）瞬時故障不易發(fā)展成相間短路。（3）跨步電壓、接觸電勢小，故障電流小。（4）供電局可及時告知用戶做好停電準備，運維人員有相對充裕的時間查找線路故障點。

主要缺點：（1）容易發(fā)生諧振過電壓問題。（2）對線路及設備絕緣水平要求較高。（3）經(jīng)消弧線圈補償單相接地故障電流后，接地選線裝置選線準確率不高。（4）單相接地故障點附近如有人員接觸或經(jīng)過，易發(fā)生人身傷害或死亡風險。（5）當系統(tǒng)發(fā)生接地時，由于接地點殘流很小，且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過補償狀態(tài)，接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同，故零序過流、零序方向保護無法檢測出已接地的故障線路。

3.2 中性點經(jīng)小電阻接地方式

3.2.1 運行特性

中性點經(jīng)小電阻接地時，電阻值一般在20Ω以下，單相接地故障電流控制在400A～1000A。線路發(fā)生單相接地故障立即跳閘[2]。

3.2.2 適用范圍

中性點小電阻接地方式廣泛應用于10kV系統(tǒng)。當線路以電纜為主且電容電流較大時，可用小電阻接地的方式來解決。

其主要優(yōu)點：（1）限制過電壓水平。系統(tǒng)單相接地時，健全相電壓升高持續(xù)時間短，可降低單相接地各種過電壓（如工頻、PT諧振等），對設備安全有利。（2）快速查出并隔離接地故障線路，可減小接地故障時間，防止事故擴大。使一些瞬間故障不致發(fā)展成為絕緣損壞事故，特別是在同溝敷設緊湊布置的電纜發(fā)生故障時能降低對鄰近電纜的影響。（3）發(fā)生人身高壓觸電時，切斷電源有利于保護觸電者的人身安全。（4）對設備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來選擇。（5）接地時，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護有較好的靈敏度，比較容易檢查接地線路。但零序保護有一定的整定值，在發(fā)生高阻接地的情況下，有可能因達不到保護動作值而不動作。（6）除保護測控裝置外，無增加控制元件，原理簡單，運維簡單，出現(xiàn)異常情況判斷處理迅速，無須依賴接地裝置的廠家技術支持。

主要缺點：（1）當發(fā)生單相接地故障時，無論是永久性的還是非永久性的，均作用與跳閘，使線路的跳閘次數(shù)大大增加，使供電可靠性下降。（2）當一次設備故障不能及時切除時，將引起接地變后備保護動作會擴大設備跳閘范圍。（3）接地電流大，引起的地電位升高達數(shù)千伏，超過安全值。

4 結語

通過對上述兩種10kV中性點接地方式的技術分析和對比，結合東莞城市化率的不斷提高，東莞地區(qū)變電站10kV出線大多采用電纜，并形成以電纜線路為主的配電網(wǎng)，相應的電容電流越來越大。隨著小電阻接地方式在配網(wǎng)管理水平不斷提高、人身安全越來重要的情況下具有較大優(yōu)勢，所以小電阻接地方式應作為東莞地區(qū)變電站10kV中性點接地方式的首選。

參考文獻

[1]GB50064-2014.交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規(guī)范[S].

[2]李陽.變電站10kV電網(wǎng)的中性點接地方式分析[J].遼寧廣播電視技術，2015（1）：3-4.