配電網中性點接地方式選擇和系統改造

黃英

摘要：城區域發展定位方向，取決于城區的建設規模與品質。通過分析城區10千伏配電網中性點經弧線接地系統，實際應用過程中發生的問題以及以后規劃發展方向，城區地區必須進行中性點接地系統改造工程。

關鍵詞：配電網；接地方式；系統改造

一、城區基本情況與電網發展規劃簡介

城區一般屬于重點發展的行政中心、居住集散地、產業用地以及備用發展地。在一定程度上，城區發展定位方向，取決于城區的建設規模與品質。由于城區所具有的重要位置以及發展方向，其城市建設及其電網水平必將具有更高的標準。電纜和架空是現在城區110千伏變電站10千伏出線的主要方式。其中，10千伏中性點運用經消弧線圈接地方式。10千伏電纜網主要運用雙射式結構，個別是單射式結構。架空網主要采用多分段部分聯絡結構。城區依據建設規劃，將安裝三臺50 MVA變壓器的110千伏變電站。作為B類供電區域的城區，10千伏中壓配電網只有使用電纜線路，運用雙環網或單環網接線方式的網架結構，才能夠使新城地區供電安全性得到保證。

二、城區地區10千伏配電網中性點接地方式選擇分析

（一）10千伏配電網中性點接地方式現狀分析

自動調諧型的消弧線圈接地方式，是城區內110千伏變電站10千伏側運用的接地方式。這種系統，隨著電纜線路長度的不斷增加，容性電流就會迅速變大。然而，個別變電站卻存在消弧線圈補償容量不足情況。實際運行中，新城內的變電站10千伏母線容性電流，消弧線圈所能補償的最大感性電流已經發生了很大變化。只有對接地變壓器和消弧線圈的容量進行增大，才能夠使消弧線圈實現過補償并具有一定的調節裕度。但是，實際情況已經不允許對消弧線圈的容量進行增大。同時，控制系統故障造成調檔失敗導致某些裝置必須通過手動模式才能排除故障，不再有自動調諧的優勢。另外，單相接地出現問題后，控制系統不能將串接阻尼電阻短接，就會導致熔斷器熔斷。然而，系統正常運行后，由于阻尼電阻不能自動進行工作，又會導致中性點位移電壓出現不均衡現象，系統就會錯誤的發出接地信號。

（二）配電網中性點接地方式的選擇

1、消弧線圈接地方式：城區所有10千伏線路將實施電纜敷設方式，雙環網或者單環網作為目標網架。每個階段中的10千伏母線容性電流將會超過200安，必須配置超過1200千伏安容量的消弧線圈。這樣就加大了變電站的資金投入，變電站內的設備如何布置也將是需要解決的問題。同時，在電纜網系統中的使用消弧線圈，很容易給設備以及工作人員造成安全隱患。

2、小電阻接地方式：單相接地故障電流達到100安時，在中壓配電網中性點經消弧線圈接地系統中，就應該運用經低電阻接地方式。由于北京城區變電站實施小電阻接地方式時間比較長，具有很多這方面的經驗，因此，110千伏變電站10千伏中性點經小電阻接地系統，在城區逐步實施并進行改造比較適合。

三、系統改造設備安裝及保護配置分析

（一）小電阻接地設備安裝及其位置

在城區，110千伏變電站變電器實施Yd11的接法，10千伏側沒有中性點引出，所以，只有配備相應的接地變壓器，才能為中性點不接地系統引出一個中性點。電網在正常運行情況下，接地變壓器繞組中只有比較小的勵磁電流。如果中性點電壓發生偏移，繞組中也會有比較小的持續電流存在。這兩種情況都會顯示為高阻作用。然而，系統如果發生單相接地故障，接地變壓器繞組就會是高阻抗狀態，如果是零序電流就會是低阻抗狀態。一般情況下，接地變壓器是Z型變壓器，采用曲折形繞組聯結法。

（二）變電站內一次設備及保護配置

系統改造前，變電站內的消弧線圈控制柜與變壓器使用一個開關柜。實施小電阻接地系統改造過程中，小電阻接地系統控制柜與所內變控制柜應予以分離，并適當調整安裝方式。10千伏系統中性點經低電阻接地后，應遵循一定的保護配置原則。

1、接地變壓器必須安裝在10千伏分支的位置：滿足下面的條件后，接地變壓器才能安裝在10千伏分支的位置。首先，在主變壓器高壓側，應是單母線分段或者是線路變壓器組接線形式，必須裝有高壓側主開關；其次，主變壓器必須是兩相變壓器；第三，接地變壓器沒有二次線圈，二次引出線發生短路時，不會發生主變差動誤動情況；第四，當10千伏系統出現不在主變壓器差動范圍之內的接地故障時，差動保護中的不平衡電流不會引起差動保護而導致誤動掉閘。

這時，可以進行安裝保護裝置并遵循以下原則實施。首先，接地變壓器電流互感器不能夠接入主變壓器差動回路；其次，必須安裝三相兩段式定時限相間過電流保護；第三，必須安裝三段式定時限零序過流保護，必須使用專用零序電流互感器。

2、接地變壓器必須安裝在10千伏母線的位置：110千伏側為橋形接線或者其他接線形接地，都可以安裝在10千伏母線處。如果是單母線分段，在10千伏母線處進行安裝，就會浪費資金。保護配置原則是：首先，必須配置三相兩段式定時限相間過電流保護；其次，過電流保護應位于對應母線變壓器總出口；第三，必須配置兩段式零序電流保護。

3、10千伏饋線設備及保護配置：

每臺10千伏饋線柜與10千伏所內變壓器柜，必須各增加1只零序電流互感器；10千伏電容柜應增加兩只零序電流互感器。零序電流并接入原有保護裝置中。所有10千伏饋線都應使用零序電流互感器。運用10千伏饋線微機型保護裝置的變電站，必須使用零序回路，并加零序時限速斷與過流保護。對于新建或改造的10千伏系統變電站，必須配置二相電流互感器和外附零序電流互感器。同時，應運用零序時限速斷和過流保護微機保護設施。

4、開閉站、配電室設備及保護配置

所有進線柜與饋線柜增設1只零序電流互感器。繼續使用原來的微機型保護，使用零序電流保護并閉鎖10千伏分段自投設備，使用最新版本的保護裝置軟件。改電磁型保護為微機型保護裝置，并設置進線及饋線零序保護。

四、改造過程中應注意問題分析

中性點接地方式改造過程中，會涉及很多問題，應對電網進行科學規劃全面考慮，為配電網中性點改造以及電網運行創造最佳條件。

首先，明確供電區域。運用小電阻接地系統后，就會出現消弧線圈接地和小電阻接地系統共同存在的情況，必須對兩種系統的區域或交叉區域進行確定。其次，提前規劃配電設備。因為存在跨供電區域供電問題，應提前進行規劃小電阻接地供電區域配電設施，應有零序保護裝置的改造空間，能夠在變電站工程竣工后，立即進行負荷導入以及供電區域劃分等工作。第三，負荷接入控制。變電站竣工后，一般會把其他變電站供電負荷切改至新建成的變電站，還會增加新的出線路。必須對接入負荷進行有效控制，才能保證經小電阻接地系統的安全正常運行。同時，切改至新建站的負荷不能夠使用架空線路，而新建配電線路都必須使用電纜線路。第四，配電網互聯。110千伏變電站之間經常有1條或者多條10千伏聯絡線路，目的是增加配電網的安全可靠性。所以，實施小電阻接地方式后，必須對配電網絡互聯帶來的問題進行綜合考慮。

五、結語

城區地區原來的中性點經消弧線圈接地系統，在配電網供電容量以及供電范圍不斷增大的情況下，已經不能滿足實際需要。城區地區必須進行中性點接地系統改造工程，并在改造過程中按照一定的標準實施，對改造過程中有可能出現的問題進行研究分析，才能夠保證改造過程順利實施。

參考文獻

[1]恭秀芬.中壓配電網中性點接地方式研究與決策[D].重慶大學，2014.

[2]侯永將.中壓配電網中性點接地方式研究[D].鄭州大學，2010.

[3]郭麗偉，薛永端，徐丙垠，蔡燕春，張少凡.中性點接地方式對供電可靠性的影響分析[J]. 電網技術，2015，08：2340-2345