蛇口片區(qū)10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)改造必要性及可行性論證

廖廣平

（深圳招商供電有限公司 廣東深圳 518054）

1 現(xiàn)狀

深圳蛇口片區(qū)是改革開放最早的區(qū)域之一，由于歷史發(fā)展原因，蛇口片區(qū)10kV配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)為不接地系統(tǒng)。蛇口片區(qū)隨著經(jīng)濟(jì)和城市化的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的電纜化程度非常高。目前，蛇口片區(qū)10kV配電網(wǎng)絡(luò)主要是以電纜線路為主，區(qū)域內(nèi)4個(gè)110kV變電站的10kV出線幾乎全部為電纜出線，由于對(duì)地電容電流的增大，10kV配電網(wǎng)內(nèi)單相接地故障電流早已大大超過(guò)10A。

2 接地系統(tǒng)改造必要性分析

在線路長(zhǎng)度相同情況下，電纜線路電容電流比的架空線路電容電流要大約30倍，因此，電纜線路單相接地電容電流非常大；電纜線路受外界因素的影響?。ㄒ话愣加须娎|溝、橋架、穿管、鎧裝等保護(hù)），發(fā)生瞬時(shí)接地性機(jī)會(huì)較少，一旦發(fā)生接地故障（絕緣類型為非自恢復(fù)絕緣），一般來(lái)說(shuō)都是永久性故障，不允許重合閘；電纜的絕緣裕度比架空線路小很多，承受過(guò)電壓能力也較低。如不能及時(shí)切除故障，容易引起相間故障，擴(kuò)大事故。

目前，蛇口片區(qū)10kV配電網(wǎng)絡(luò)主要是以電纜線路為主，由于對(duì)地電容電流的增大，10kV 配電網(wǎng)內(nèi)單相接地故障電流早已大大超過(guò)10A。根據(jù)《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，10k電纜線路構(gòu)成的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)單相接地故障電流較大時(shí)，可采用中性點(diǎn)低電阻接地方式。

3 改造設(shè)計(jì)原則

本項(xiàng)目中性點(diǎn)接地系統(tǒng)改造范圍是110kV 蛇口站、110kV 八路站、110kV 港灣站、110kV 招商站，10kV系統(tǒng)由不接地系統(tǒng)改造為小電阻接地系統(tǒng)。

（1）僅改造10kV 系統(tǒng)，其他電壓等級(jí)系統(tǒng)不在本次改造范圍內(nèi)。

（2）接地變壓器兼站用變壓器時(shí)，總?cè)萘繛榻拥刈儔浩魅萘颗c站用變壓器容量疊加。

（3）不考慮新增10kV接地變壓器開關(guān)柜。接地變壓器兼站用變壓器時(shí)，接地變壓器開關(guān)柜利用原站用變壓器開關(guān)柜；新增接地變壓器時(shí)，接地變壓器開關(guān)柜利用備用出線開關(guān)柜。

（4）不考慮拆除后的站用變壓器利舊情況。

4 中性點(diǎn)接地方式的分類和選擇

中性點(diǎn)接地方式可劃分為兩大類：大電流接地方式和小電流接地方式。大電流接地方式就是中性點(diǎn)有效接地，包括中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)經(jīng)低阻接地。小電流接地方式就是中性點(diǎn)非有效接地，包括中性點(diǎn)不接地、高阻接地、經(jīng)消弧線圈接地等。

蛇口片區(qū)城市化進(jìn)程很快，電纜化程度很高，電網(wǎng)電容電流也不斷增大。同時(shí)，蛇口老區(qū)供電主要為居民和商業(yè)用電，赤灣港區(qū)和蛇口港區(qū)的工業(yè)用電較多，電力供應(yīng)區(qū)域分布不平均，但整體電力供應(yīng)的體量并不算很大。出于經(jīng)濟(jì)性和安全性的考慮，中性點(diǎn)接地方式宜采用中性點(diǎn)經(jīng)?。ǖ停╇娮杞拥胤绞健?/p>

5 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

在配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式中，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式是一種常用的接地方式，它可以有效地限制間歇性弧光接地過(guò)電壓，降低系統(tǒng)操作過(guò)電壓。在配合單相接地保護(hù)以后，可以在短時(shí)間內(nèi)切除故障線路，從而降低設(shè)備的絕緣水平。

110kV蛇口站、110kV八路站、110kV港灣站、110kV招商站改造后，采用中性點(diǎn)小電阻接地方式。改造后，可在最短時(shí)間內(nèi)切除故障線路，減小停電影響范圍，最大限度地保證核心城區(qū)的居民安全。還有著如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）經(jīng)小（低）電阻接地方式，可降低弧光接地過(guò)電壓倍數(shù)，從而避免諧振過(guò)電壓的發(fā)生。

（2）當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí)，可以準(zhǔn)確地判斷出故障線路，并迅速切除故障線路，極大地縮短設(shè)備耐受過(guò)電壓的時(shí)間，增加系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（3）配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)?。ǖ停╇娮杞拥氐南到y(tǒng)中，中性點(diǎn)電阻值不是很大時(shí)，接地電弧熄滅后，零序殘荷將通過(guò)中性點(diǎn)電阻所在通道釋放；當(dāng)下一次燃弧發(fā)生時(shí)，并不會(huì)產(chǎn)生多次燃弧、熄弧而使過(guò)電壓幅值升高現(xiàn)象。

（4）中性點(diǎn)經(jīng)?。ǖ停╇娮杞拥胤绞?，可有效消除PT諧振過(guò)電壓。

（5）提高供電可靠性。當(dāng)接地故障發(fā)生時(shí)，若長(zhǎng)時(shí)間帶故障運(yùn)行，可能造成電纜著火；若由接地故障引發(fā)相間短路故障，尤其是發(fā)展為母線短路故障時(shí)，相當(dāng)于變壓器出口短路，還有可能造成變壓器損壞。

6 本次改造設(shè)備選型

6.1 接地電阻選擇

電網(wǎng)系統(tǒng)一般有2%～5%的不對(duì)稱電壓，某些地區(qū)由于存在不對(duì)稱線路（路燈線路等），不對(duì)稱電壓會(huì)更高，國(guó)標(biāo)規(guī)定配電網(wǎng)中性點(diǎn)不大于15%相電壓均屬正常范圍。在中性點(diǎn)經(jīng)?。ǖ停╇娮杞拥叵到y(tǒng)中，電阻需要長(zhǎng)期流過(guò)電流，并且電流隨線路的變化而變化，故接地電阻器的質(zhì)量保證尤為重要。

接地電阻器是一種主要為電阻的接地器件，電阻元件之間需采用最好的材料（如云母、陶瓷等）做保證，電阻片間及電阻片與固定件間應(yīng)具有高絕緣強(qiáng)度。電阻每個(gè)部位具有高強(qiáng)度的同時(shí)。電阻元器件連接處必須保證接觸良好可靠。

6.2 接地變壓器選擇

接地變壓器的最大功能就是傳遞接地補(bǔ)償電流。在35kV 配電網(wǎng)絡(luò)中，變壓器繞組通常為“Y 型”接法，有中性點(diǎn)引出，不需要使用接地變壓器；在6kV、10kV配電網(wǎng)絡(luò)中，變壓器繞組通常為“△型”接法，無(wú)中性點(diǎn)引出，這就需要使用接地變壓器引出中性點(diǎn)。

由于蛇口片區(qū)110kV 主變壓器10kV 繞組為三角形接線、無(wú)中性點(diǎn)引出，故在10kV 母線上各設(shè)置1 臺(tái)接地變壓器，接地變壓器選用戶內(nèi)式Z 型接線的三相干式變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為ZNyn11。

因各個(gè)變電站內(nèi)場(chǎng)地空間限制及變電站本身功能所需，本次改造接地變壓器分兩種：一種僅帶小電阻，為純接地變壓器，不需要帶二次繞組；另外一種接地變壓器兼做站用變壓器，接地變壓器需帶二次繞組。接地變壓器帶二次負(fù)載，代替站用變時(shí)，接地變壓器的一次容量應(yīng)為消弧線圈容量與二次負(fù)載容量之和。10kV 接地電阻容量按400kVA 考慮，純接地變壓器選用400kVA干式接地變壓器。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，110kV蛇口站、110kV 港灣站、110kV 招商站站用變壓器所需容量為400kVA，故110kV 蛇口站、110kV 港灣站、110kV 招商站兼做站用變的接地變選用800kVA 干式接地變壓器。110kV 八路站站用變壓器不利舊，故無(wú)兼做站用變的接地變，各變電站設(shè)備選型詳見表1。

表1 變電站設(shè)備選型列表

7 技術(shù)改造可行性施工方案（僅以110kV港灣站為例）

7.1 一次電氣設(shè)備改造

110kV 港灣站10kV 采用單母線分段接線，共設(shè)3段母線，兩臺(tái)站用變壓器接至10kVI、II 段母線上。本期需在10kV 側(cè)增加3 組小電阻成套裝置，其中，兩組小電阻成套裝置接入原兩臺(tái)站用變壓器開關(guān)柜（即6段、7 段），另外一組小電阻成套裝置接入III 段備用饋線開關(guān)柜（即12段），該開關(guān)柜電流互感器不滿足接入要求，需要將電流互感器更換。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，110kV港灣站站用變布置在10kV高壓室內(nèi)，現(xiàn)有站用變位置滿足兩組800kVA接地電阻成套裝置戶內(nèi)平放布置。III 段小電阻成套裝置采用戶內(nèi)平放布置在10kV室III段開關(guān)柜旁。新增10kV電纜通過(guò)10kV 室下方電纜夾層敷設(shè)至開關(guān)柜。改造計(jì)劃分兩步：第一步先將III段（即12段）接地變兼站用變先安裝完成，待III 段接地變兼站用變送電后，將原港灣站站用變負(fù)荷轉(zhuǎn)入III 段接地變兼站用變運(yùn)行；第二步，將原有10kVI、II段母線站用電停電進(jìn)行改造，改造方案詳見圖1。

圖1 110kV 港灣站一次改造方案示意圖

7.2 二次繼電保護(hù)改造及調(diào)試

一次設(shè)備停電改造，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行改造升級(jí)，先完成面板安裝，再對(duì)各接地變保護(hù)裝置逐臺(tái)分步進(jìn)行調(diào)試，具體調(diào)試整定詳細(xì)步驟在此不展開贅述了，工作安排見表2。

表2 二次繼電保護(hù)改造工作安排表

本項(xiàng)目所有接地變具備投運(yùn)送電條件后，按照1d投1 臺(tái)接地變，當(dāng)天完成修改所投接地變所在段10kV所供范圍變電站、配電站定值的工作計(jì)劃，有順序、有步驟地完成所有接地變的系統(tǒng)投運(yùn)工作。

8 投資估算及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

參考現(xiàn)有各種電網(wǎng)技術(shù)改造工程預(yù)算及施工方案，經(jīng)過(guò)專業(yè)設(shè)計(jì)測(cè)算，本次小電阻接地系統(tǒng)改造工程靜態(tài)總投資約為320萬(wàn)元，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

9 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將110kV蛇口站、110kV八路站、110kV港灣站、110kV招商站內(nèi)10kV不接地系統(tǒng)改為小電阻接地，有利于提高供電可靠性和供電質(zhì)量，實(shí)施該方案有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本改造方案經(jīng)濟(jì)可行，建議實(shí)施。