66kV系統中性點低電阻接地改造研究

摘要：隨著城市66kV電網電纜線路增多，消弧線圈接地方式在增容困難時難以補償電容電流，無法有效熄滅故障電弧，而采用低電阻固定接地方式供電可靠性顯著降低。本文提出了中性點經低電阻靈活接地方式，并給出了具體改造方案，有效的解決了消弧線圈接地和低電阻接地存在的問題。

關鍵詞：中性點;低電阻接地;靈活接地

前言

東北電網66kV普遍采用消弧線圈接地系統，在該接地方式下，無論系統出線為架空線路還是電纜線路，發生單相接地故障時保護均不跳閘，可帶故障運行兩小時。而隨著城市電網建設的不斷發展，66kV電纜化率不斷提高，系統電容電流水平隨之大幅度增加，而起到補償電容電流作用的消弧線圈由于受到配電裝置區場地等限制卻無法同步增容，從而導致消弧線圈的補償容量不足，造成電弧不易熄滅;另一方面，電纜線路單相接地故障多為永久性故障，故障處理不及時往往會引起相間短路故障甚至導致電纜隧道內發生火災，擴大事故范圍。本文提出了中性點經低電阻靈活接地方式，有效地解決了上述問題。

1 中性點低電阻接地方式分析

中性點采用低電阻接地方式相比消弧線圈接地方式的優勢有以下幾點：

（1）低電阻接地系統在發生單相接地故障時，繼電保護可以準確判斷并快速切除故障線路，大大提高了故障線路判斷的準確率和時效性。

（2）低電阻接地方式在發生單相接地故障時，非故障相電壓一般小于線電壓，可以有效控制非故障相的過電壓水平。

（3）中性點經低電阻接地方式可以有效抑制系統內的諧振。中性點經低電阻接地相當于在諧振回路中接入了阻尼電阻，可以使系統快速退出諧振狀態。

（4）中性點經低電阻接地方式對電容電流變化的適應能力較強，可以減少后期因電容電流增長而帶來的增容改造。

中性點采用低電阻接地方式相比消弧線圈接地方式的劣勢主要是該接地方式不區分瞬時性和永久性故障，都對故障線路進行快速切除處理，因此必將大幅度影響供電可靠性。

2 中性點經低電阻靈活接地

為解決中性點經低電阻固定接地供電可靠性降低和中性點接地方式改造過渡期間系統無法聯網供電的問題，提出中性點低電阻采用可快速投切的靈活接地方式，發生單相接地故障時首先利用消弧線圈進行補償，經延時判定為永久性單相接地故障后，短時自動投入低電阻用于選擇故障線路，經預定延時自動退出低電阻，系統恢復為消弧線圈接地方式。

中性點經低電阻靈活接地方式下，單相接地故障時，首先流經故障點的電流為數值較小的消弧線圈補償后殘流，低電阻投入后，流經故障點的電流變為數值較大的阻性故障電流，低電阻退出后，如經選線裝置跳閘切除故障線路，則流經故障點的電流消失，如選線裝置只發告警信號，則流經故障點的電流仍為消弧線圈補償后殘流。

電網正常運行時，低電阻自動投切控制器實時測量中性點位移電壓，發生單相接地故障且電網零序電壓超過整定值時，在故障初始階段不接入并聯低電阻，以充分發揮消弧線圈補償故障電流、減緩故障相恢復電壓上升速度的作用，提高瞬時性故障自恢復概率。經過一段時問，如零序電壓持續存在，投入并聯低電阻，首先消除可能存在的消弧線圈電感與電網對地電容串聯諧振引起的虛幻接地現象，如零序電壓仍然存在，則認為電網發生永久性接地故障，利用電阻投切過程中故障分量的變化實現故障選線報警或跳閘。

3 中性點經低電阻靈活接地改造方案

在原主變66kV側新增接地變壓器和低電阻，配套低電阻自動投切控制器，站內66kV系統相關保護設備利舊，新增接地選線裝置。

3.1 接地變和低電阻

每組接地變壓器接于相應主變壓器低壓側母線處，設斷路器開關間隔設備，接地變壓器可獨立于主變壓器單獨投退，接地變壓器不帶站用變。該接入方式主接線簡潔明了，二次接線簡單，一次設備經斷路器接入母線比較容易實現，供電可靠性高，接地變壓器回路發生故障，可以只跳開接地變壓器斷路器，不影響主變壓器供電，主變壓器66kV系統運行方式靈活，既可以并列運行，也可以分列運行。

接地電阻值的選擇應綜合考慮繼電保護技術要求、故障電流對電氣設備和通信的影響，以及對人身安全和系統供電可靠性的影響等，電阻值和熱穩定容量需根據裝設地區的運行方式、短路阻抗等參數進行校核，一般可選取系統單相接地故障電容電流的2～4倍作為接地電阻裝置的額定熱穩定電流，從而確定接地裝置的電阻值。并聯低電阻在系統故障時投入運行時間應小于10秒。

3.2 控制和保護

配置一套低電阻自動投切裝置，在故障初始階段不接入并聯低電阻，提高瞬時性故障自恢復概率。經過一段時問，如零序電壓持續存在，接入并聯低電阻。由于中性點電阻投入不可過長，因此裝置設置中性點電阻自動切除功能，裝置發出合低電阻開關命令后，無論故障是否切除，均經整定延時跳開低電阻開關。

新增一套接地選線裝置，故障選線裝置具備單相接地故障跳閘功能，由調度根據線路負荷特點和重要性決定投入跳閘出口壓板，當系統發生單相接地故障時由接地選線裝置報警或者跳閘，是否投入跳閘功能由調度根據系統運行方式需要以及線路重要性決定。

變電站內原有66kV線路、電容器、站用變、母聯等相關保護設備全部利舊。按接地變配置接地變電氣量保護裝置，具備電流速斷保護、過電流保護、零序過電流保護功能，配置一套獨立的接地變非電量保護裝置。

結束語

中性點采用低電阻接地能夠快速切斷單相接地故障，滿足繼電保護快速性、靈敏性、選擇性的要求，降低多重接地故障概率，縮短電纜設備帶故障運行時間，有效遏制絕緣老化，延長設備壽命;另外，由于電網過電壓水平較低，可以選用絕緣水平較低的電纜和設備。在帶來上述好處的同時，中性點經低電阻接地、單相接地故障直接跳閘的方式也降低了供電可靠性，而選擇中性點經低電阻靈活接地改造方案兼顧了消弧線圈接地和低電阻接地的優點，并規避了兩者的缺點，適用于電纜化率高、電容電流大的地區。

參考文獻：

[1]GB/T 50065-2021 交流電氣裝置的接地設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2011

作者簡介：姜百超（1983.11），男，漢族，碩士，高級工程師，注冊電氣工程師，主要研究方向為智能電網規劃和設計。