中山地區(qū)10 kV配電系統(tǒng)小電阻接地方式應(yīng)用分析

陳育峰

摘 要：城市10 kV配電系統(tǒng)接電故障是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要故障，也是供電部門一直致力消除和減低的重要研究課題。本文對(duì)中山地區(qū)10 kV配電系統(tǒng)的小電阻接地方式應(yīng)用情況進(jìn)行探討和分析，全面闡述小電阻接地方式在該地區(qū)應(yīng)用的優(yōu)勢及不足。

關(guān)鍵詞：城市配網(wǎng) 小電阻 接地系統(tǒng) 應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TM64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（a）-0053-01

中山作為珠三角西岸的主要城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但受制于狹窄的地域條件，配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模擴(kuò)張主要采用電力電纜方式。中山積極探索中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地運(yùn)行方式，以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的需要。

1 中山地區(qū)主要應(yīng)用的中性點(diǎn)接地方式介紹

中山地區(qū)10 kV配電系統(tǒng)目前主要使用兩種中性點(diǎn)接地方式：中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。

1.1 中性點(diǎn)不接地方式的分析

中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式主要適用于以10 kV架空線路為主的供電網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，故障相的對(duì)地電壓變?yōu)榱悖枪收舷嗟膶?duì)地電壓將升高為線電壓。由于線電壓大小不變并對(duì)稱，系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行2個(gè)小時(shí)。

但隨著配電系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)持續(xù)出現(xiàn)較大的電容電流，容易出現(xiàn)間歇性弧光過電壓和鐵磁諧振過電壓，擊穿設(shè)備絕緣，造成事故范圍的擴(kuò)大。

1.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的分析

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式是指10 kV配電系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈與大地連接。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，消弧線圈將產(chǎn)生電感電流，補(bǔ)償故障點(diǎn)的電容電流，使故障點(diǎn)的電流減小到能自行熄弧，防止單相接地故障發(fā)展為相間故障。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式必須采用過補(bǔ)償運(yùn)行方式，但對(duì)于電纜和架空線的混合出線，消弧線圈補(bǔ)償?shù)恼_性難以保證。并可能出現(xiàn)對(duì)地電位上升較高，損傷電力設(shè)備的絕緣的情況。

2 小電阻接地方式的分析

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地運(yùn)行方式，是指在中性點(diǎn)與大地之間接入一定阻值的電阻，與系統(tǒng)對(duì)地電容構(gòu)成并聯(lián)回路，防止諧振過電壓的發(fā)生。接地電阻的阻值一般較小，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，流過接地點(diǎn)的電流約為500 A，線路保護(hù)裝置將通過零序保護(hù)，切除故障線路。

2.1 小電阻接地方式的優(yōu)點(diǎn)

目前，小電阻接地運(yùn)行方式主要應(yīng)用在城區(qū)變電站，該類變電站的10 kV出線以電纜為主，當(dāng)出線發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)將立即切除故障，最大限度保證用戶的安全。它的主要優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。

（1）能有效降低弧光接地過電壓，破壞諧振過電壓的發(fā)生條件。

（2）能準(zhǔn)確迅速判斷和切除接地故障線路，縮短設(shè)備耐受過電壓的時(shí)間。

（3）當(dāng)接地電弧熄弧后，零序殘荷將通過中性點(diǎn)電阻進(jìn)行泄放，有效防止故障點(diǎn)多次燃弧、熄弧而使過電壓幅值升高。

（4）線路發(fā)生單相斷線時(shí)，如果掉落的導(dǎo)線與地面發(fā)生金屬性接地，保護(hù)將動(dòng)作切除電源。

（5）線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，線路保護(hù)裝置將及時(shí)跳開故障線路，無需進(jìn)行人工輪切查找故障線路。

2.2 小電阻接電方式的不足之處

小電阻接電運(yùn)行方式是大電流接地方式，所以故障點(diǎn)的電流較大，如果線路保護(hù)裝置發(fā)生故障，出現(xiàn)動(dòng)作不及時(shí)或拒動(dòng)時(shí)，將使接地點(diǎn)及設(shè)備的絕緣受到很大的危害，可能會(huì)導(dǎo)致相間故障的發(fā)生。

由于小電阻接電的線路保護(hù)是由零序電流啟動(dòng)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，無論是否為永久性故障，保護(hù)都會(huì)出口跳閘，使線路的跳閘次數(shù)大大增加，在一定程度上影響了用戶的連續(xù)供電。

3 中山地區(qū)小電阻接地方式應(yīng)用情況

2010年以來，中山對(duì)城區(qū)的主要變電站進(jìn)行了小電阻接地改造，至目前已完成了110 kV長洲、富豪、庫充、蓮塘、安山等5個(gè)站改造工作，經(jīng)過三年多時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，目前運(yùn)行情況穩(wěn)定。

在進(jìn)行小電阻接地系統(tǒng)改造之前，長洲、富豪、庫充、蓮塘、安山等變電站發(fā)生永久性單相接地故障7宗，通過檢查發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)后處理并恢復(fù)送電，對(duì)用戶造成一定影響。小電阻接地系統(tǒng)投運(yùn)后的三年內(nèi)，以上5個(gè)變電站共發(fā)生24宗單相接地故障（瞬時(shí)接地故障10宗，永久性接地14宗），其中瞬時(shí)接地故障重合閘成功，未對(duì)用戶供電造成影響，永久性單相接地故障跳閘后切除故障，并經(jīng)檢修恢復(fù)送電。

改造前后的數(shù)據(jù)對(duì)比表明，發(fā)生單相、瞬間故障時(shí)，小電阻接地系統(tǒng)方式下的保護(hù)動(dòng)作于跳閘，然后重合成功。當(dāng)發(fā)生永久性單相接地故障時(shí)，消弧線圈接地方式可帶故障運(yùn)行一定時(shí)間，能利用這段時(shí)間預(yù)先通知用戶準(zhǔn)備停電，而小電阻接地方式則為即時(shí)跳閘。這兩種接地方式最終都需要對(duì)線路進(jìn)行停電檢修，對(duì)用戶供電造成影響。但隨著中山地區(qū)配電系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)雙電源升級(jí)改造，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已逐步得到加強(qiáng)，輔以配網(wǎng)自動(dòng)化工程的實(shí)施，系統(tǒng)已不再需要依靠帶接地故障運(yùn)行來提高供電可靠性。

4 中山地區(qū)小電阻接地運(yùn)行方式評(píng)價(jià)

4.1 小地阻接地系統(tǒng)的運(yùn)行操作要求

（1）轉(zhuǎn)換中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行時(shí)，須經(jīng)上級(jí)運(yùn)行部門核對(duì)。

（2）為限制單相接地電流，原則上不允許兩臺(tái)及以上的小電阻接地裝置并列運(yùn)行。但當(dāng)兩段或以上不同接地系統(tǒng)的10 kV母線并列時(shí)，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(yàn)需要退出，允許兩段母線共用一套接地裝置。

4.2 對(duì)供電可靠性的影響

（1）絕緣事故的降低，對(duì)供電可靠性的間接提高降低了母線絕緣故障的概率。

（2）可投入自動(dòng)重合閘減少停電時(shí)間，不影響用戶的停電時(shí)間。

（3）在零序網(wǎng)絡(luò)中接入電阻，有效消除PT諧振過電壓。

（4）小電阻成套裝置的設(shè)計(jì)、施工、安裝簡單。無需配置選線裝置，減少了日常停電維護(hù)工作。

4.3 采用的保護(hù)方式

中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地改造后，10 kV線路保護(hù)可設(shè)置合理的跳閘時(shí)限，配合上一級(jí)的保護(hù)，縮窄故障停電范圍。當(dāng)單相或瞬間故障消除后，通過線路重合閘恢復(fù)供電，具體設(shè)置要求包括以下幾點(diǎn)。

（1）線路零序電流互感器作為單相接地的主保護(hù)，作用于跳閘。

（2）保護(hù)整定值躲過本段線路的電容電流。

（3）以10 kV母線電壓互感器的開口三角3U0作為接地信號(hào)。

（4）線路零序CT分別套在三相電纜上，避免CT飽和造成不平衡電流。

5 結(jié)語

由于中山城區(qū)10 kV配電線路以電纜為主，線路的對(duì)地電容電流大，傳統(tǒng)配置消弧線圈的運(yùn)行方式存在補(bǔ)償容量不足、轉(zhuǎn)換操作不靈活的等劣勢。中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式能從根本上消除諧振過電壓的現(xiàn)象，確保電網(wǎng)安全和供電可靠性。

（致謝）在論文寫作期間，我得到了中山供電局調(diào)度控制中心有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的精心指導(dǎo)，并得到他們對(duì)本文的修改提供的寶貴意見，使我順利完稿。在此，我要對(duì)每一位曾在我論文寫作過程給予幫助的人表示衷心的感謝。

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