淺談10千伏配電網(wǎng)由消弧線(xiàn)圈接地改造為小電阻接地的實(shí)現(xiàn)方法

董輝 陳龍

摘 要：10千伏配電網(wǎng)由消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)改造為小電阻接地系統(tǒng)過(guò)程中，如何利用現(xiàn)有設(shè)備以及如何整定保護(hù)定值是一個(gè)難點(diǎn)。本文結(jié)合實(shí)際工程，針對(duì)變電站側(cè)、開(kāi)關(guān)站側(cè)、用戶(hù)側(cè)的設(shè)備，提出一套可行的實(shí)現(xiàn)方案，并給出零序電流保護(hù)的整定值。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);小電阻接地系統(tǒng);零序電流保護(hù)

隨著10千伏配電網(wǎng)中電容電流不斷增大，消弧線(xiàn)圈熄滅接地電弧能力降低，單相接地故障容易演變?yōu)橄嚅g短路故障;此外，消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較高過(guò)電壓倍數(shù)的弧光接地過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓。在此背景下，小電阻接地系統(tǒng)依靠零序電流保護(hù)快速切除故障得到廣泛應(yīng)用。在小電阻改造過(guò)程中，考慮到工程成本，如何最大化利用現(xiàn)有設(shè)備將是一個(gè)難點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的研究，針對(duì)變電站設(shè)備、開(kāi)關(guān)站設(shè)備以及用戶(hù)端設(shè)備，分別給出不同的解決方案。最后，本文根據(jù)相關(guān)規(guī)定的要求，提出一套可行的配電網(wǎng)零序電流保護(hù)的整定方案。

1 金山地區(qū)10千伏配電網(wǎng)的典型接線(xiàn)方式

金山地區(qū)10千伏配電網(wǎng)采用輻射型網(wǎng)絡(luò)，中間通過(guò)聯(lián)絡(luò)桿刀或者聯(lián)絡(luò)桿上開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行。10千伏出線(xiàn)一般供開(kāi)關(guān)站、小區(qū)站、桿上變壓器、用戶(hù)自配變等。常見(jiàn)接線(xiàn)方式如下圖所示。

金山地區(qū)10千伏配電網(wǎng)典型接線(xiàn)圖

2 10千伏配電網(wǎng)小電阻接地系統(tǒng)改造的實(shí)現(xiàn)方式

經(jīng)小電阻改造后，配電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)中將有零序電流流通，因此，相對(duì)應(yīng)的接地變壓器以及零序電流保護(hù)裝置需要安裝，具體實(shí)現(xiàn)方式如下。

變電站：改造前10千伏配電網(wǎng)為消弧線(xiàn)圈接地，沒(méi)有零序電流的流通回路，因此，需要在站內(nèi)增加接地變壓器;由于站內(nèi)都配置微機(jī)保護(hù)裝置，該裝置里具有零序電流保護(hù)功能，功能開(kāi)通即可，無(wú)需額外增加二次設(shè)備。

下級(jí)開(kāi)關(guān)站：開(kāi)關(guān)站內(nèi)配置微機(jī)保護(hù)裝置，該裝置里具有零序電流保護(hù)功能，功能開(kāi)通即可。

用戶(hù)自配變：用戶(hù)內(nèi)部均無(wú)零序電流保護(hù)，根據(jù)電網(wǎng)現(xiàn)有設(shè)備，可采取以下三種方法解決：用戶(hù)站前的柱上開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)零序電流保護(hù);有進(jìn)線(xiàn)斷路器的用戶(hù)內(nèi)部加裝或開(kāi)通零序電流保護(hù);無(wú)進(jìn)線(xiàn)斷路器只有進(jìn)線(xiàn)熔絲的用戶(hù)考慮依靠熔絲實(shí)現(xiàn)零序電流保護(hù)。

2.1 在有進(jìn)線(xiàn)斷路器的用戶(hù)內(nèi)部加裝零序電流保護(hù)

這種情況相對(duì)簡(jiǎn)單，主要考慮安裝位置和經(jīng)濟(jì)成本。安裝位置因各用戶(hù)情況而異。經(jīng)濟(jì)成本主要包括流變和繼電器的采購(gòu)費(fèi)用以及人工成本。根據(jù)調(diào)研信息：部分用戶(hù)有三相流變，不需要新裝流變，只有原兩相流變用戶(hù)需要重新加裝三相保護(hù)流變;部分用戶(hù)有微機(jī)保護(hù)且含有零流功能，只需開(kāi)通零序電流保護(hù)即可。

2.2 利用桿上開(kāi)關(guān)的過(guò)電流或零序電流功能

當(dāng)用戶(hù)內(nèi)部單相接地時(shí)，線(xiàn)路會(huì)產(chǎn)生不大于1000A的故障電流，此電流如大于桿上開(kāi)關(guān)的過(guò)電流或零序電流定值，經(jīng)延時(shí)后會(huì)跳開(kāi)桿上開(kāi)關(guān)，切斷故障電流。因此，桿上開(kāi)關(guān)的保護(hù)定值如果設(shè)置合理，則可以作為用戶(hù)零序電流保護(hù)的替代。

2.3 無(wú)進(jìn)線(xiàn)斷路器只有進(jìn)線(xiàn)熔絲的用戶(hù)考慮依靠熔絲兼作零序電流保護(hù)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息，可得到表1用戶(hù)保護(hù)配置情況統(tǒng)計(jì)表。

根據(jù)表1可知，容量800KVA及以上用戶(hù)一般均配進(jìn)線(xiàn)斷路器和繼電保護(hù)，容量800KVA以下用戶(hù)均配熔絲，且熔絲定值均≤50A。根據(jù)上海市電力調(diào)度控制中心的小電阻接地零序電流保護(hù)整定規(guī)定，并考慮到零序電流保護(hù)定值還需躲過(guò)下級(jí)變壓器低壓側(cè)三相短路不平衡電流，本文將最小單相接地故障電流整定為300A。單相接地電流大于300A時(shí)熔絲熔斷時(shí)間更短，小于300A時(shí)上級(jí)定時(shí)限零序電流不動(dòng)，故其他電流值均不需校核。如果可以相互配合，那么無(wú)進(jìn)線(xiàn)斷路器只有進(jìn)線(xiàn)熔絲的用戶(hù)可以依靠熔絲兼作零序電流保護(hù)。

3 10千伏配電網(wǎng)零序電流保護(hù)的整定與配合

只有進(jìn)線(xiàn)熔絲的用戶(hù)端：根據(jù)表1的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知：用戶(hù)所使用的熔絲最大定值為50A。當(dāng)線(xiàn)路單相接地電流為300A時(shí)，根據(jù)上海電瓷廠有限公司提供的K型熔絲安秒特性曲線(xiàn)，50A熔絲在300A電流時(shí)弧前時(shí)間為1秒（誤差±20%）。因此，當(dāng)上級(jí)線(xiàn)路零序電流保護(hù)整定值不小于300A 2秒時(shí)，即可滿(mǎn)足下上級(jí)整定配合。

利用桿上開(kāi)關(guān)保護(hù)的用戶(hù)端：根據(jù)用戶(hù)的負(fù)荷電流情況，將用戶(hù)站外桿上開(kāi)關(guān)的零序電流保護(hù)整定值設(shè)置為：120A 1秒。

有進(jìn)線(xiàn)斷路器的用戶(hù)端：據(jù)用戶(hù)的負(fù)荷電流情況，將用戶(hù)站進(jìn)線(xiàn)斷路器的零序電流保護(hù)整定值設(shè)置為：120A 1秒。

開(kāi)關(guān)站：金山地區(qū)電網(wǎng)開(kāi)關(guān)站不超過(guò)兩級(jí)，相關(guān)零序電流保護(hù)整定值如表2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以金山10千伏配電網(wǎng)為例，介紹了10千伏配電網(wǎng)由消弧線(xiàn)圈接地改造為小電阻接地中，如何利用現(xiàn)有設(shè)備以及如何整定保護(hù)定值。針對(duì)變電站側(cè)、開(kāi)關(guān)站側(cè)以及用戶(hù)側(cè)，提出不同的解決方案。經(jīng)過(guò)1年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示，發(fā)生單相接地故障時(shí)零序電流保護(hù)準(zhǔn)確可靠動(dòng)作率為100%。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶葉煒.城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地改造探討[J].電工技術(shù)，2017，12（A）：122-123，128.

[2]劉育全，蔡燕春，等.小電阻接地方式配電系統(tǒng)的運(yùn)行與保護(hù)[J].供用電，2015，06：30-35.

作者簡(jiǎn)介：董輝（1987-），男，河南人，碩士，工程師，研究方向：電網(wǎng)運(yùn)行、調(diào)度及自動(dòng)化。