小電阻接地對(duì)低壓電網(wǎng)安全性能的影響及對(duì)策

陳觀(guān)興 梁毅強(qiáng)

摘要：作為電網(wǎng)安全應(yīng)用的保證，接地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的規(guī)范使用至關(guān)重要。本文在闡述10KV電網(wǎng)系統(tǒng)接地方式的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析小電阻接地對(duì)低壓電網(wǎng)安全性能的影響，并指出小電阻接地系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量提升的保證措施。以期有利于小電阻接地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用的合理化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)應(yīng)用安全的充分保證。

關(guān)鍵詞：小電阻接地；配電網(wǎng)；接地電流；人體安全；10kv系統(tǒng)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力資源的依賴(lài)程度不斷提升；配電網(wǎng)系統(tǒng)在城市發(fā)展中的應(yīng)用不斷深入。傳統(tǒng)電網(wǎng)應(yīng)用中，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)是10kv配電網(wǎng)的基本應(yīng)用形式，在其要求下，電容電流量必須保持在10A以?xún)?nèi)；然而人們對(duì)電力需求規(guī)模的擴(kuò)大，電容電流的實(shí)際應(yīng)用已超過(guò)該規(guī)程指標(biāo)，極易造成電網(wǎng)設(shè)備的損傷和人員傷害。因此，在城市10kv配電系統(tǒng)中，進(jìn)行小電阻接地系統(tǒng)的應(yīng)用已成為其配電網(wǎng)安全、規(guī)范應(yīng)用的必然要求，本文由此展開(kāi)分析。

一、10kv低壓電網(wǎng)系統(tǒng)的接地方式

現(xiàn)階段，TN接地型式是城市10kV配電網(wǎng)應(yīng)用的基本形態(tài)[1]。在其應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員會(huì)保證用戶(hù)裝置外露導(dǎo)電部分與配電變壓器10kV側(cè)的工作接地相互連接，進(jìn)而保證中性導(dǎo)體 PEN得以充分保護(hù)。然而受資金、管理、施工操作等因素的影響，其實(shí)際應(yīng)用的難度較高，導(dǎo)致了重復(fù)接地執(zhí)行規(guī)程不規(guī)范的問(wèn)題。

一般情況下，中性導(dǎo)體PEN進(jìn)入建筑系統(tǒng)，其就會(huì)被分為兩個(gè)部分，其分別為零線(xiàn)N和母線(xiàn)PE；此時(shí)機(jī)芯母線(xiàn)PE與用戶(hù)設(shè)備的保護(hù)接地線(xiàn)連接至關(guān)重要。在其控制下，以下電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)得以實(shí)現(xiàn)：其一，正常運(yùn)行和相間短路時(shí)，零序電流互感器中一次側(cè)各相電流之和為零，二次側(cè)只有很小的不平衡電流流 ，零序保護(hù)不動(dòng)作。其二，一旦發(fā)生接地故障，故障線(xiàn)路的零序電流就會(huì)增大，感應(yīng)至TA二次側(cè)流人繼電器，當(dāng)達(dá)到零序電流繼電器整定值時(shí)，使繼電器動(dòng)作，作用于故障線(xiàn)路的斷路器跳閘。

從低壓電網(wǎng)系統(tǒng)接地系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果來(lái)看，其在保證電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)良好的情況下，實(shí)現(xiàn)了電其設(shè)備的靈敏化開(kāi)控制，對(duì)于防止電氣設(shè)備損傷和人員傷害具有重大影響。

二、小電阻接地對(duì)低壓電網(wǎng)安全性能的影響

通常而言，10kv低壓配電系統(tǒng)的配電臺(tái)區(qū)常位于小區(qū)和人行道內(nèi)，其接地裝置的埋設(shè)會(huì)受到建筑物、綠化帶及地下金屬管道等因素的影響，總體敷設(shè)面積不大。水平接地極連接垂直接地極和接地模塊是當(dāng)前電阻接地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用的主要形式[2]，其對(duì)低壓配電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在以下方面：

1.影響接地電阻

接地電阻是反映電氣裝置與"地"接觸的良好程度的重要指標(biāo)。具體而言，其是指在接地裝置作用下電阻流向大地，再由大地流向另一接地體或向遠(yuǎn)處擴(kuò)散所遇到的電阻[3]。有學(xué)者在配電臺(tái)區(qū)位置設(shè)置了3個(gè)高1 m、直徑150 mm的石墨接地模塊，并保證其間距為3m，距地高度為0.8，。然后對(duì)臺(tái)區(qū)兩個(gè)均勻土壤層的電阻率進(jìn)行分析。結(jié)果表明，運(yùn)用接地裝置部位的地表電位普遍出現(xiàn)了下降趨勢(shì)，其中10m范圍內(nèi)的電位變化較為迅速，而20m后的電位變化逐漸減慢。其具體變化值如下圖2。由此可見(jiàn)，進(jìn)行小電阻接地應(yīng)用后，接地電阻會(huì)發(fā)生巨大變化，其在降低地表電位的同時(shí)。實(shí)現(xiàn)了人們電力應(yīng)用安全的有效保證。

2.影響重復(fù)接地

低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，一旦PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)斷線(xiàn)，且設(shè)備發(fā)生一相碰殼現(xiàn)象，則接在斷線(xiàn)后面的所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對(duì)地電壓的危險(xiǎn)。因此，在TN系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)公共PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)安前行的充分保證，電力工作人員不僅會(huì)在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地，還會(huì)對(duì)PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)接地應(yīng)用。

重復(fù)接地系統(tǒng)下，當(dāng)PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)斷線(xiàn)發(fā)生，如果此時(shí)的中性點(diǎn)接地電阻和重復(fù)接地電阻具有相同值，則PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)的對(duì)地電壓會(huì)相應(yīng)變小，此時(shí)，設(shè)備外殼的電壓會(huì)變味相電壓的1/2，在其作用下，較大數(shù)值的短路電路得以產(chǎn)生，從而引發(fā)繼電保護(hù)裝置的作用。實(shí)現(xiàn)PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)斷線(xiàn)后電氣設(shè)備的有效保護(hù)。實(shí)踐過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)低壓電網(wǎng)系統(tǒng)安全性能的進(jìn)一步提升，人們就必須在增加重復(fù)接地點(diǎn)布置的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備外殼電壓的有效控制。

三、小電阻接地系統(tǒng)應(yīng)用質(zhì)量提升的保證措施

新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，小電阻接地在低壓電網(wǎng)中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，要實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用質(zhì)量的進(jìn)一步提升，實(shí)踐過(guò)程中，電力工作人員就應(yīng)對(duì)注重以下策略的應(yīng)用。

1.注重單相接地故障防治

小電阻接地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在10kv低壓配電系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，一旦發(fā)生單相接地故障，其非故障電路的電容電流參數(shù)就會(huì)發(fā)生改變。具體而言，電路故障產(chǎn)生后，在故障線(xiàn)路中會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)值的故障電流，并且其伴隨著非故障電路的電容電流會(huì)以期經(jīng)過(guò)剩余電網(wǎng)線(xiàn)路，從本質(zhì)上講，其是單相接地電流和各條線(xiàn)路電容電流的一種向量總和，故而比正常環(huán)境下的電流值較大。

實(shí)踐過(guò)程中，電力工作人員應(yīng)進(jìn)行這種單相接地故障的有效防治，一般情況下，零序電流保護(hù)裝置是實(shí)現(xiàn)單相接地故障的有效手段。在零序電流保護(hù)裝置過(guò)程中，零序電流互感器、時(shí)間繼電器和電流繼電器等零件的系統(tǒng)應(yīng)用是其保護(hù)質(zhì)量提升的關(guān)鍵所在。只有確保這些零件的應(yīng)用合理，才能在單相接地故障防治質(zhì)量提升的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)小電阻接地系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.實(shí)現(xiàn)故障線(xiàn)路有效切斷

單相接地故障處理過(guò)程中，一旦故障線(xiàn)路沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)有效的切除，就極易造成更大故障電流的產(chǎn)生從，從而對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用安全造成影響。因此，實(shí)現(xiàn)故障線(xiàn)路的有效切斷勢(shì)在必行。通常，低電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)和兩段式零序保護(hù)是故障線(xiàn)路切斷保護(hù)的兩種重要形式。在其控制下，瞬時(shí)電流得以系統(tǒng)應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置對(duì)跳閘的作用，實(shí)現(xiàn)單相接地故障附帶威脅的有效方式。另外，低壓配電系統(tǒng)的小電阻接地應(yīng)用過(guò)程中，一旦輸電線(xiàn)路架空，施工人員則應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)重合閘工作的多次布設(shè)，進(jìn)而確保瞬時(shí)故障的有效方式，保證供電功能的有效發(fā)揮。而當(dāng)永久性故障發(fā)生時(shí)，電力工作人員就必須保證繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)跳閘作用的靈敏性和精確性；唯有如此，才能實(shí)現(xiàn)故障線(xiàn)路的有效處理，保證小電阻接地應(yīng)用質(zhì)量。

3.合理規(guī)劃以此設(shè)備應(yīng)用

線(xiàn)路故障對(duì)一次設(shè)備具有重大影響。要實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的有效保護(hù)，電力工作人員就必須充分考慮到故障線(xiàn)路的保護(hù)或者開(kāi)關(guān)拒動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)踐過(guò)程中，人們可以將TA裝設(shè)在中性點(diǎn)接地電阻回路中，然后在其基礎(chǔ)上，進(jìn)行電阻零序保護(hù)的有效接入。此時(shí)，線(xiàn)路故障一旦發(fā)生，保護(hù)裝置在進(jìn)行適當(dāng)延時(shí)后，會(huì)作用在跳開(kāi)變壓器的低壓一側(cè)開(kāi)關(guān)，從而在保證一次設(shè)備應(yīng)用安全的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)低壓電網(wǎng)安全性能的有效保證。

結(jié)論

小電阻接地對(duì)低壓電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性具有重大影響。電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用中，電力工作人員只有在明確小電阻接地系統(tǒng)應(yīng)用方式及原理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析其對(duì)低壓電網(wǎng)安全性能的影響，并在實(shí)踐中做好小電阻接地規(guī)程的具體規(guī)范，才能保證小電阻接地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用的合理化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)應(yīng)用安全的充分保證。

參考文獻(xiàn)

[1]李謙， 趙東生， 肖磊石，等. 廣東電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式優(yōu)化對(duì)策[J]. 廣東電力， 2017（12）：124-129.

[2]楊帆， 沈煜， 周志強(qiáng)，等. 城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的適應(yīng)性分析與選擇研究[J]. 湖北電力， 2016（11）：18-22.

[3]周佩祥， 陳瑜， 石宏. 低壓配電網(wǎng)故障原因及其對(duì)策研究[J]. 湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2017（10）：34-38.