10kV小電阻接地系統運行方式分析與探討

張新明

（廣東電網公司中山供電局，廣東 中山 528400）

近年來，隨著城市經濟的迅速發展，一些大城市新發展的10 kV配電網主要采用地下電纜，使對地電容電流大大增加，如果采用消弧線圈接地，則需要較大的補償容量。中山供電局在2009年的技改項目中，對5座城區變電站進行了10kV小電阻接地系統改造，本文將對其中兩座變電站在一年半內的實際運行情況進行分析；并從運行人員的角度，深入探討10kV小電阻接地系統的運行注意事項。

1 接地方式的分析

1.1 消弧線圈接地方式

中性點經消弧線圈接地運行方式是利用消弧線圈的感性電流對電網的對地電容電流進行補償，使單相接地故障電流小于10A，從而使故障點電弧可以自熄，故障點絕緣可以自行恢復。單相接地時不破壞系統對稱性，可以帶故障運行一段時間。

對以電纜線路為主的城市配網，電容電流很大，很難保證既使殘余接地電流小于10A，又保證中性點位移電壓不超過規程允許值這兩個相互制約的條件。另外，消弧線圈不能補償諧波電流，有些城市電網諧波電流占的比例達5%～15%，僅諧波電流就可能遠大于10A，仍然可能發生弧光接地過電壓。

1.2 小電阻接地方式

中性點經小電阻接地運行方式主要用于單相接地故障電容電流大、以電纜為主的電網，它的特點主要如下。

1）有效地限制弧光接地過電壓，在中性點經小電阻接地的配網中，當接地電弧熄弧后，系統對地電容中的殘荷將通過中性點電阻泄放掉，所以當發生下一次燃弧時其過電壓幅值和從正常運行情況發生單相接地故障的情況相同，不會產生很高的過電壓。

2）消除系統各種諧振過電壓的最有效措施，中性點小電阻相當于在諧振回路中的系統對地電容兩端并接的阻尼電阻，由于小電阻的阻尼作用，基本上可以消除系統的各種諧振過電壓。

3）降低操作過電壓，中性點經小電阻接地的配網發生單相接地故障時，零序保護動作,可準確判斷并快速切除故障線路，如果故障線路是電纜線路，考慮到接地故障一般是永久性故障，對故障線路不進行重合閘，不會引起操作過電壓。如果是架空線路，由于架空線路發生瞬時故障的可能性較大，所以在故障線路跳閘后，還可以重合一次。

4）提高系統安全水平、降低人身傷亡事故，在小電阻接地系統發生接地故障時，零序保護可以在0.2 ～2.0s內動作，將電源切除，這就大大降低了接觸故障部位的機會，從而減少了人身觸電傷亡的機會。

5）有利于降低系統設備絕緣水平和提高系統安全可靠運行水平，由于系統的工頻電壓升高和暫態過電壓倍數較低，加之無間隙金屬氧化物避雷器保護性能優越，可以將雷電過電壓和操作過電壓限制到較低水平，所以，中性點經小電阻接地系統的電氣設備承受的過電壓數值低、時間短，可以適當降低設備的絕緣水平，節約設備投資，對采用原標準的設備則安全可靠性和設備使用壽命大大增長，同時也大大提高整個系統的運行可靠水平。

6）可及時切除故障線路，中性點經小電阻接地系統可以簡單的配置零序過流或限時速斷保護，在發生單相接地故障時，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，所以可以容易地監測和切除接地線路。

2 小電阻接地系統實際運行情況分析

110kV富豪站、蓮塘站于2009年11月進行了10kV小電阻接地系統改造，改造后的一年半時間，共發生了各種線路故障共計10次。

線路故障具體情況與相關保護動作情況如表1。

分析該10次線路故障情況，得出如下結果：

1）單相故障時，零序1段動作；相間故障時，過流1段動作。

2）電纜架空混合線路共發生故障4次，無論何種故障，重合閘均動作，如重合于永久故障，保護再動作于跳閘。

3）全線電纜線路共發生故障6次，單向故障，重合閘動作，如重合于永久故障，保護再動作于跳閘；相間故障，由于相間故障閉鎖重合閘，因此重合閘不動作。

4）該10次保護動作均為正確動作。

結合該10次線路故障情況，將中性點經小電阻接地與經消弧線圈接地進行如下對比。

表1 110kV富豪站、蓮塘站線路故障情況與保護動作情況

表2 中性點經小電阻接地與經消弧線圈接地方式下的線路故障對比

分析該對比情況，得出如下結果：

1）無論何種線路，發生相間故障時，經小電阻接地與經消弧線圈接地方式下的保護動作結果一樣。

2）發生單相、瞬間故障時，小電阻接地系統方式下的保護動作于跳閘，然后重合成功；而消弧線圈接地方式下的保護不會動作于跳閘。兩種方式均不會造成停電，而且對于以電纜為主的電網，發生單相、瞬間故障的機會比較小。

3）發生單相、永久故障時，小電阻接地系統方式下的保護動作于跳閘，然后重合不成功；而消弧線圈接地方式下的保護不會動作于跳閘。對于以電纜為主的電網，發生接地故障時，若長時間帶故障運行，可能造成電纜著火；從實際運行情況看，單相接地故障引發的相間短路故障較多。

4）對于以電纜為主的電網，中性點經小電阻接地系統運行方式更為合理。

3 小電阻接地系統的運行注意事項

對于中性點經小電阻接地的系統，以接地變壓器經開關連接在母線上的接線方式諸多。其接地變的停送電操作方式、10kV系統發生單相接地故障時的處理方法均與中性點經消弧線圈接地方式不同。

3.1 小地阻接地系統的運行操作要求

1）中性點經小電阻接地裝置正式投入運行后，若要改為中性點不接地方式運行，須經局總工程師批準。

2）小電阻接地方式下的不同母線接地系統并列。

（1）為限制單相接地電流，原則上不允許兩臺及以上的接地裝置并列運行，但是在倒閘操作過程中或事故異常運行方式下(包括備自投自動并列)，允許兩臺及以上的接地裝置短時并列運行。

（2）當兩段或以上不同接地系統的10kV母線并列時，應僅保留其中一套接地裝置運行，而將其余接地裝置退出運行，采用兩段或以上母線共用一套接地裝置的形式。

（3）如果一套接地裝置因檢修或試驗需要退出運行時，在線路零序CT、零序保護完好的情況下，允許兩段母線共用一套接地裝置。

3.2 單相接地故障處理

1）單相接地發生后，運行人員或集控人員必須及時判斷接地故障是否消除。運行人員到站后，應詳細檢查、記錄保護動作情況，并判斷保護是否正確動作。

2）在小電阻接地方式下，運行中變低開關因中性點零序保護動作跳閘，所有出線開關無跳閘，應檢查母線所有出線零序保護動作情況。

（1）如故障出線的零序保護動作，應立即切斷故障出線開關及拉開其兩側刀閘，迅速對母線及其他出線恢復供電，并立即將該段母線的接地裝置退出運行，及時上報處理。

（2）如只有中性點零序保護動作，所有出線零序保護均無動作信號，應對連接在該母線上的所有一次設備、中性點零序保護及其動作計數器進行檢查。如無異常，則退出該段母線所有出線的重合閘，用短接零序保護的辦法，逐條跳開出線開關（含電容器開關）；如發現異常，應切開該出線開關及兩側刀閘，對母線及其他出線恢復供電。

（3）經以上檢查均無發現異常時，可合上變低開關，對出線逐條進行試送。

3）接地變壓器經開關連接在母線上，運行中接地變壓器發生故障時，接地變壓器故障其開關自動跳閘后，應合上10kV母聯開關，切斷故障段變低開關，將兩段母線共用一套接地裝置運行，恢復該段中性點經小電阻接地運行。一臺主變供兩段母線運行期間，應注意主變是否過負荷。

4 結論

基于城區10kV電網電纜線路比例大，導致電容電流大，補償困難以及城區中的架空線路已逐步實現絕緣化的特點，與中性點經消弧線圈接地方式相比，城區10kV系統更適合采用中性點經小電阻接地方式。

10kV小電阻接地系統在中山供電局的運行時間還不是很長，運行人員需加強對其特點與運行注意事項的學習，定期對運行情況進行總結、分析，不斷積累運行經驗。