城市新區中壓配電網接地方式的研究

李菁菁++付豫

摘 要：城市新區建設標準高、負荷需求大，絕大多數中壓配電網采用電纜網架，電容電流過高制約著運行的安全可靠性。本文通過分析國內外接地方式的應用情況，結合現場實測數據，論證不同條件下應采用的接地方式，并針對低電阻接地的特點提出相應的技術原則。

關鍵詞：中壓配電網；電容電流；低電阻接地

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A

1.中壓配電網接地方式

1.1 接地方式的類型

電力網中性點接地方式是一個綜合性的問題，它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關，直接影響電網的絕緣水平、系統供電的可靠性和連續性。中壓配電網接地方式主要分為中性點不接地方式、中性點經消弧線圈接地方式和中性點經電阻接地方式。（1）中性點不接地方式。中性點不接地方式供電連續性好，單相故障時允許帶電故障運行兩小時，線電壓不會發生變化。但是，當發生單相故障時，容易產生較高的弧光間歇接地過電壓，持續時間長，需要較高的設備絕緣水平。此種接地方式已經逐漸被淘汰。（2）中性點接消弧線圈接地方式。當對地電容電流超過允許值時，可采用消弧線圈補償電容電流，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇接地過電壓。該方式普遍應用在6kV～10kV系統中，為了避免線路產生諧振，消弧線圈應采用過補償方式。（3）中性點經電阻接地方式。中性點經電阻接地方式是指在配電網系統中，中性點與地面直接接入電阻，有效防止諧振導致電壓不穩定現象。中性點經電阻接地方式分為小電阻、中電阻和高電阻3種。其中，中性點經低電阻接地方式適用于配網自動化的電纜網絡，可以選用低級的絕緣設備。

1.2 接地方式的適用條件及對比分析

（1）消弧線圈接地方式。適用范圍：消弧線圈接地方式適用于架空網架或架空電纜混合網架。接地電容電流在10A～130A范圍內適合采用消弧線圈接地方式，接地電流宜控制在10A以內。優點：當發生單相接地故障時，可帶電運行2h，供電連續性好。缺點：發生單相接地故障時電網長期運行，可能引起絕緣薄弱環節被擊穿，從而發展成相間短路，擴大事故范圍。單相電容電流過大，若電流流入接地網，可能造成接地電網電壓升高，危害人身安全。選線難度較大，容易造成正常用戶的停電。（2）低電阻接地方式。適用范圍：低電阻接地方式適用于電纜網架。接地電容電流大于100A適合采用低電阻接地方式。優點：有效保護電力設備，抑制接地過電壓。能夠快速切除故障線路，不影響其他線路的正常供電。缺點：配網網架不完善，將降低電網運行的可靠性。

2.中壓配電網接地方式的應用情況

2.1 國內外應用情況

在國外，美國具有電網結構好、自動化水平和供電可靠性高的優勢。在城市供電系統中，中性點直接接地方式或低電阻接地方式占絕大多數，其次就是采用經消弧線圈接地方式，約占12%。日本11kV～33kV的電網中性點采用經電阻接地方式占30.63%，經消弧線圈和電抗接地方式占27.9%。英國主要采用了直接接地方式和經消弧線圈接地方式。在歐洲其他主要國家，例如法國、西班牙、瑞士等，132kV以下的電網主要也采用經消弧線圈接地方式。不難發現，國外配電網中性點接地方式主要采用經電阻接地方式和經消弧線圈接地方式，如何進行選擇主要根據地區的不同實際情況而定。上海地區以低電阻接地方式為主，計劃逐步將消弧線圈改為低電阻接地方式。南京市區個別電纜線路較多變電站采用的是低電阻接地方式，零序保護投跳閘，一旦線路發生單相接地故障，零序保護動作立即跳閘。其余大部分變電站仍采用較為普遍的中性點經消弧線圈接地方式，零序保護退出不用，接地選線裝置動作正確率較低。目前，南京地區一共改造了22個變電站的低電阻接地方式。廈門島內電纜化率已達到90%以上，一旦發生接地故障電容電流非常大，所以廈門島內變電站均采用了中性點經低電阻接地的方式，零序保護投跳閘，一旦發生接地故障，線路立刻跳閘，減少對設備的危害。廈門島外采取了中性點經消弧線圈接地的方式，零序保護投信號并安裝有接地選線裝置。接地選線裝置的正確率基本在50%以下。

2.2 現狀接地方式及存在的問題

以鄭州地區為例，鄭州中壓配電網均采用中性點經消弧線圈接地方式。由于城市化建設的快速發展，鄭州城區大部分中壓架空線路已逐漸改造為電纜線路，新建配電網均以電纜線路為主。在電網建設初期，變電站布點有限，中壓配電網供電距離較長，同時，受敷設方式的影響，電纜載流量受到制約，部分變電站出口線路采用并板的方式，致使變電站對地電容電流過高。根據規程規定，裝在電網變壓器中性點的消弧線圈應采用過補償方式，以防止運行方式改變時，電容電流減少，使消弧線圈處于諧振點運行，過補償系數取1.35。國網公司通用設備及物資系統中，消弧線圈最大容量為1000kVA，所補償的電容電流不應超過128A。而根據現場實測結果，會展變、融城變、萊茵變、翱翔變、河蘆變、印象變的電容電流均超過128A。也就是說，上述變電站配置1000kVA的消弧線圈，會出現全補償，甚至是欠補償方式。當變電站的消弧線圈發生欠補償時，電容電流過大，接地點的電弧不能自行熄滅，可能直接引起火災，甚至引燃可燃氣體、煤塵等造成爆炸。當出現間歇性電弧接地時，產生弧光接地過電壓，可達相電壓的3～5倍，且持續時間可長達幾小時，對整個電網的絕緣都有很大危害。同時，單相電容電流過大，使接地點熱效應增大，對電纜等設備造成熱破壞，若電流流入接地網，可能造成接地電網電壓升高，危害人身安全。中性點經消弧線圈接地電網小電流接地選線準確率低，錯選概率較大，容易造成線路誤跳，影響小電流接地的優勢發揮。

3.低電阻接地方式的技術原則

3.1 適用范圍

電容電流超過100A～150A以上，以電纜網為主時，宜采用中性點經低電阻接地方式。同一規劃區域內宜采用相同的中性點接地方式，以利于負荷轉供。

3.2 基本原則

（1）中性點經低電阻接地方式的設備絕緣水平應大于2.5p.u。（2）采用中性點經低電阻接地方式時，單相接地故障電流應控制在1000A以下。（3）中性點經低電阻接地系統阻值不宜超過10Ω，使零序保護具有足夠的靈敏度。（4）低電阻接地系統必須且只能有一個中性點低電阻接地運行，正常運行時不應失去接地變壓器或中性點電阻；當接地變壓器或中性點電阻失去時，主變壓器的同級斷路器應同時斷開。（5）中性點經低電阻接地方式可與配電自動化同步實施，確保電網供電可靠性。若條件限制無法實現配電自動化，可通過配置自投開關，實現負荷之間的快速互導。（6）中性點經低電阻接地方式應配置零序保護，保護方式及定值的選擇應滿足高電阻接地和金屬性接地可靠動作的要求，電纜線路還需校核區外接地故障不誤動。（7）中性點經低電阻接地系統與消弧線圈接地系統的線路原則上不允許聯絡、相互倒帶，如果交界線路確實需要在應急情況下進行臨時負荷倒帶的，相關變電站及線路（含用戶）的設備應采用消弧線圈接地系統絕緣水平。（8）接入中性點經低電阻接地方式的用戶應配置零序保護，設置一段定時限零序過電流保護，電流定值按與上級配合整定，時間0秒。（9）盡量避免現狀架空線路改接進中性點經低電阻接地系統，若條件限制無法實現電纜敷設時，架空線路及附屬設備應實施全絕緣化，并采取防雷措施，降低單相接地故障幾率。

4.運行中可能存在的問題及建議

4.1 可靠性

低電阻接地系統發生單相接地故障時，必須快速切除故障，因此在電網建設初期，電網可靠性將會有所下降。為了避免切除故障對電網持續供電造成影響，建議如下：（1）電網建設初期必需形成環網結構，開閉所內配置分段開關，保證檢修狀況下的N-1運行方式。（2）為了實現線路之間的互導能力，每回線路負載率不應超過50%。（3）中性點經低電阻接地系統可采用并倒方式，但不允許長期并列運行。（4）低電阻接地系統不宜與消弧線圈接地系統存在中低壓配電網之間的電氣聯系，若確實需要在應急情況下進行臨時負荷倒帶，相關變電站及線路（含用戶）的設備應采用消弧線圈接地系統絕緣水平。

4.2 故障搶修效率

采用中性點經低電阻接地系統，將快速切除故障點，因此，快速搶修故障線路，恢復故障線路運行顯得至關重要。建議在鄭東新區核心區設立配電檢修點，縮短故障搶修時間，提高故障搶修效率。

參考文獻

[1]劉明巖.配電網中性點接地方式的選擇[J].電網技術，2004，28（16）：86-89.