淺析低電阻接地裝置在10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉穎

南京國聯(lián)電力工程設(shè)計有限公司 江蘇南京 210000

10kV配電網(wǎng)接地方式的選擇與電力系統(tǒng)安全、可靠運行及經(jīng)濟性密切相關(guān)，是城市電網(wǎng)建設(shè)中需密切關(guān)注的問題。隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展，大部分地區(qū)城市10kV配電網(wǎng)多采用手拉手供電、多電源供電，電纜線路長度會逐漸增多，將逐步取代架空線路。電纜線路接地電容電流大，發(fā)生單相接地的概率要小，但是發(fā)生故障后會轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰眯怨收?，將嚴重威脅電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。根據(jù)GB/T50064-2014《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中性點非有效接地方式可分為中性點不接地方式、中性點低電阻接地方式、中性點高電阻接地方式和中性點諧振接地（經(jīng)消弧線圈接地）方式。

1 10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)中性點不接地及諧振接地方式

中性點不接地系統(tǒng)可在單相接地故障發(fā)生后繼續(xù)運行2h。此時負荷所承受的三相線電壓仍舊對稱，且故障點的電流較小，保護裝置不必立刻動作于跳閘。此種接地方式供電可靠性高，但會出現(xiàn)鐵磁諧振過電壓、操作過電壓、中性點偏移等問題。中性點諧振接地（經(jīng)消弧線圈接地）系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時，同樣具備帶故障繼續(xù)運行2h的優(yōu)勢。同時在消弧線圈投入之后，接地電容電流可以迅速減小，當故障點殘余電流降至10A以下時，可使故障點電弧不易復(fù)燃，從而防止事故擴大。此系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時同樣具備繼續(xù)運行2小時的條件。但消弧線圈在運行方面也有以下弊端：不能消除5次諧波、弧光過電壓及切除單相及兩相接地故障時的過電壓，當故障發(fā)生后若不及時處理或處理時間過長易引發(fā)相間短路，從而擴大事故范圍，另外選線裝置的合格率達不到100%，中性點存在電位偏移和虛假接地的現(xiàn)象。

2 10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)中性點經(jīng)電阻接地

中性點電阻接地系統(tǒng)又可分為中性點經(jīng)低電阻、高電阻接地。單相接地故障電流大于100A而小于1000A的為低電阻接地，小于10A的為高電阻接地方式。中性點經(jīng)高電阻接地運行方式可以降低弧光接地過電壓、鐵磁諧振過電壓和斷線過電壓倍數(shù)，最大的特點是發(fā)生單相接地后可以繼續(xù)運行2h，但此種接地方式在使用范圍方面存在局限性，本文不再詳細贅述。

2.1 中性點經(jīng)低電阻接地的運行分析

中性點經(jīng)低電阻接地方式，發(fā)生單相接地故障后會產(chǎn)生間歇性弧光過電壓，電阻器可以為放電電磁能量提供通路，能量得到泄放后，電網(wǎng)中性點電位可有效得到降低，同時也可減慢故障相恢復(fù)電壓的上升速度，電弧再點燃的概率大大降低，電網(wǎng)的過電壓幅值得到抑制，選擇性接地保護得以實現(xiàn)。在繼電保護方面，單相接地故障發(fā)生后，保護會瞬間跳閘。據(jù)上海供電公司接地試驗檢測，5次諧波電流最高可占接地電容電流中基波分量的15%，這部分電流會加速絕緣的損壞，并使故障發(fā)展為相間短路。低電阻可消除弧光接地過電壓中的5次諧波，減少了故障范圍擴大的可能性，降低了火災(zāi)發(fā)生概率。據(jù)調(diào)查，某地區(qū)與中性點不接地或中性點諧振接地方式相比，故障次數(shù)減少了23%，使運行維護更為便利。在電氣設(shè)備選擇方面，低電阻接地后，電阻起到阻尼諧振作用，可以穩(wěn)定中性點電位，避免產(chǎn)生諧振過電壓。由于過電壓水平低，可采用絕緣水平較低的電纜和電氣設(shè)備，可降低設(shè)備成本，減少項目投資。同時可以減緩設(shè)備絕緣老化的速度，延長使用壽命。在人身安全方面，由于發(fā)生單相接地故障后，即使施工過程中電纜被破壞，故障點與電纜外金屬護套發(fā)生短路，保護可以立即動作于跳閘，避免發(fā)生人身觸電事故，極少降低了人身受傷害的可能性[1]。據(jù)了解，某地區(qū)以中性點經(jīng)低電阻接地方式運行以來未發(fā)生過人身傷亡事故，可以快速切除故障是避免發(fā)生人身安全事故的重要措施。

近年來，10kV配電網(wǎng)低電阻接地方式已在上海、北京、南京、蘇州及沿海等地區(qū)的電網(wǎng)中得到使用。據(jù)調(diào)查了解到，某地區(qū)10kV配電網(wǎng)改造前多次發(fā)生10kV開關(guān)柜、母線絕緣子燒壞的事故，最嚴重的一次事故發(fā)生于110kV變電站，10kV母線短路造成主變壓器損壞。此變電站10kV接地方式改造為經(jīng)小電阻接地后，再未發(fā)生過設(shè)備燒壞的事故。

2.2 中性點低電阻接地裝置的設(shè)備參數(shù)選擇

以張家港地區(qū)110kV白鹿變電站為例做如下分析計算：

張家港110kV白鹿變位于楊舍鎮(zhèn)，為周圍工礦企業(yè)和居民區(qū)供電。根據(jù)供電公司運維站提供的資料，110kV白鹿變有2套接地變、消弧線圈成套裝置分別安裝于10kV I、Ⅲ段母線，于2006年和2008年投運，10kV #1、#2接地變消弧線圈裝置容量均為1100/1000kVA，最大補償電流為165A；目前10kV I段母線系統(tǒng)電容電流已達到153A，10kV II、III段母線系統(tǒng)電容電流已分別達到151.7A，2臺消弧線圈均接近欠補償。隨著白鹿變供電區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，用電負荷還會逐步增加，電容電流也將隨之增長，現(xiàn)有兩組消弧線圈容量不能滿足電網(wǎng)發(fā)展需求，依據(jù)江蘇省電力公司企業(yè)標準《中壓系統(tǒng)中性點接地方式選用技術(shù)導(dǎo)則》（Q/GDW-10-375-2008）第4.3條a）款： 變電站每段母線單相接地故障電容電流大于100A（35kV系統(tǒng)為50A）時，宜采用小電阻接地方式。

10kV接地變、小電阻成套裝置選擇：

依據(jù)江蘇省電力公司《中壓系統(tǒng)中性點接地方式選用技術(shù)導(dǎo)則》（Q/GDW-10-375-2008）第5.2條，單相接地短路電流取600A，則小電阻阻值為：

（2）接地變?nèi)萘坑嬎悖焊鶕?jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》：接地變壓器短時容量：SN≥Pr=3819kW；接地變過載時間按10s考慮，經(jīng)查IEE E-C62.92.3標準，10s允許過載系數(shù)為10.5。接地變?nèi)萘繛榻拥刈內(nèi)萘窟x用400kVA。

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3 結(jié)語

隨著城市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強，對用戶的供電可靠性已不再依靠允許電網(wǎng)帶故障運行2h來實現(xiàn)此保障。采用傳統(tǒng)的中性點接地方式難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的運行要求。隨著10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)中性點經(jīng)低電阻接地方式的運行經(jīng)驗越來越豐富，產(chǎn)品越來越成熟，中性點經(jīng)低電阻接地的應(yīng)用將會成為以后配電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。