小電阻接地方式應用中存在的問題及對策

陳曉宏

（攀鋼集團西昌鋼釩有限公司能源動力中心，四川西昌 615032）

小電阻接地方式應用中存在的問題及對策

陳曉宏

（攀鋼集團西昌鋼釩有限公司能源動力中心，四川西昌 615032）

以攀鋼電網為實例，介紹小電阻接地系統的配置方式，分析小電阻接地系統在實際應用中存在的問題，提出相應的解決辦法，為其它配電系統采用小電阻接地方式提供借鑒。

小電阻接地系統；配置方式；問題；對策

電力系統6～35 kV配電網中性點通常采用不接地或經消弧線圈接地的方式，當系統發生單相接地故障時，非故障相對地電壓升高而相間電壓對稱性未破壞，故不影響用電設備的供電，并且電容電流比較小時，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，可有效提高供電可靠性，減少停電事故。在攀鋼本部配電網中性點也采用這種方式，但是隨著配電網中電纜線路日益增多，電容電流越來越大，也暴露出諸多弊端：發生單相接地故障時，會產生較高過電壓倍數的弧光接地過電壓和鐵磁諧振過電壓，嚴重威脅設備安全運行甚至造成設備絕緣損壞；現有國內接地選線裝置準確性不高，延長了接地線路的選擇時間，特別當電纜發生單相接地故障后極易發展成相間短路故障，增大了電纜火災事故的發生概率，在攀鋼本部主電纜隧道就發生過多起電纜火災事故，造成了較為嚴重的后果。

針對中性點不接地或經消弧線圈接地方式存在的不足，在攀鋼西昌400萬t釩鈦資源綜合利用項目供配電工程中，我們首次在10 kV配電系統中采用了中性點經小電阻接地方式。中性點經小電阻接地方式能有效降低工頻過電壓和弧光接地過電壓倍數，消除諧振過電壓的發生條件，可提高鋼鐵企業中大量低絕緣水平的電動機和電纜的運行安全性，同時發生單相接地故障時，零序電流保護迅速切除故障線路，可使電纜故障溫度達不到著火蔓延程度，對防止電纜火災十分有利。攀鋼西昌供配電系統已于2011年5月投運，總體運行情況良好，但由于設計上的不足加上運行經驗欠缺，也出現了一些問題，因此有必要進行分析總結。

1 小電阻接地系統的配置方式

1.1接地電阻選擇根據DL∕T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中相關規定：低電阻接地的系統為獲得快速選擇性繼電保護所需的足夠電流，一般采用接地故障電流為100～1 000 A〔1〕。當選擇通過中性點電阻的電流IR等于系統的電容電流IC的2倍時，過電壓倍數可限制在2.2倍以下〔2〕。攀鋼各110 kV區域變電站10 kV配電系統均為電纜出線，計算電容電流IC平均值為68 A，因此我們選擇接地電流IR為300 A。該接地電流能滿足零序保護靈敏度的要求。

1.3零序電流保護配置小電阻接地系統零序電流保護動作于跳閘，上、下級保護主要靠時間級差配合〔3〕。接地變壓器零序電流保護作為接地變壓器單相接地故障的主保護和系統各元件、出線的后備保護，同時設置電流速斷、過電流保護作為接地變壓器內部相間故障的主保護和后備保護〔4〕。根據DL∕T584-2007《3-110kV電網繼電保護裝置運行整定規程》要求，接地變壓器零序電流保護動作值應不小于下一級零序電流保護最大定值的1.1倍。

在零序電流保護實際整定過程中，我們取系統最小單相接地故障電流為系統總接地電流的30%（即90 A)，靈敏系數KLM≥1.5：10 kV系統最末一級出線整定為30 A（或45 A），0.5 s；110 kV區域變電站10 kV出線整定為45 A，0.8 s；接地變壓器整定為60 A，1.4 s。

1.4小電阻接地系統運行方式的要求110 kV區域變電站10 kV系統正常運行方式為單母線分段運行，每段母線上各接一組接地變壓器和接地電阻器，當一臺主變檢修或故障，由另一臺主變帶兩段負荷時，為保證系統只能有一個中性點接地運行，此時應退出一組接地變壓器和接地電阻器。

2 應用中存在問題及對策

2.1宜采用專用零序CT且保證安裝工藝正確在攀鋼各110 kV區域變電站10 kV系統中，除110 kV熱軋變電站外，其余變電站均設置了專用零序CT。110 kV熱軋變電站由A、B、C三相CT組成零序電流過濾器，由于CT二次阻抗值不平衡，三相特性不一致，該方式容易引起零序保護誤動，如我們在正常啟動電機時，偶爾會發生零序保護誤動的情況。另外，在投運初期，因工程施工中高壓電纜屏蔽層接線錯誤等原因，發生了多起零序保護誤動或拒動事故。因此，小電阻接地系統宜采用專用零序CT，同時必須按照安裝規范施工，尤其要注意高壓電纜與零序CT之間正確接線，這是保證零序保護正確動作的基礎。

2.2取消零序電壓閉鎖，防止零序保護拒動當系統發生單相接地故障時，會產生零序電流和零序電壓，其大小取決于接地程度，與故障點接地電阻有關。在攀鋼熱軋工程設計中，設計院為了防止零序電流保護誤動作，在熱軋區域所有10 kV出線均設計了30 V零序電壓閉鎖，而在實際運行中，當系統發生接地故障時，系統零序電壓存在低于30 V的情況，從而造成保護拒動引起越級跳閘。

2012年5月11日，熱軋35 kV水處理變電站10 kVⅠ母出線“4號高壓直接冷卻水供水泵”電機接地故障，由于零序電壓未達到30 V，該開路零序保護未動作，最后由1#主變壓器零序過流Ⅱ段保護動作跳閘，一段母線失電。在這次事故之后，我們就取消了各變電站10 kV出線單相接地保護零序電壓閉鎖設置。

2.3接地兼所內變過電流保護定值的整定具有特殊性在攀鋼部分110 kV區域變電站，10 kV接地變又兼作所內變，與專用接地變相比，接地兼所內變保護配置上需增設低壓側中性點零序過流。系統發生單相接地時，接地兼所內變將流過故障電流，其過電流保護定值需躲過區外單相接地時流過接地變的最大故障電流及接地變額定電流〔5〕，但我們為了保證靈敏度，過電流保護定值存在躲不過區外故障時流過的最大故障相電流的情況，過電流保護動作時間按照常規變壓器0.5 s整定（與最末一級出線零序保護動作時限相同），此時接地兼所內變過電流保護將誤動作，而且聯跳主變壓器低壓側，造成母線失電。因此，接地兼所內變過電流保護定值的整定與常規變壓器相比具有特殊性，過電流保護定值的整定必須考慮定值、時間上與零序保護定值的配合，我們在保護整定時，通過延長過電流保護動作時限來配合，即在接地兼所內變零序電流保護動作時限的基礎上加了0.3 s時限的級差。

2.4兩回線路發生同相故障或相繼發生故障，會造成接地變保護誤動作單回線路發生單相接地時，流過故障線路的零序電流與流過接地變的零序電流近似于1:1，而當兩回線路發生同相故障時，流過接地變的零序電流為兩回線路零序電流的疊加，此時可能出現故障線路零序電流小于整定值，接地變零序保護誤動作。另一種情況，當兩回線路相繼發生接地故障，第一條線路跳閘后，由于接地變零序保護未返回，在第二條線路跳閘前，也會導致接地變零序保護誤動作〔6〕。攀鋼10 kV系統均為電纜出線，雖然發生以上情況的概率較小，但我們也采取了相應措施：為避免兩回線路同相故障電流疊加造成接地變零序保護誤動作，將接地變零序保護電流動作定值整定為出線定值的1.3～2倍；為避免兩回線路相繼故障造成接地變零序保護誤動，將接地變零序保護動作時限整定為出線動作時限的2倍以上。

2.5接地變跳閘后應選擇性地聯跳主變壓器低壓側根據DL∕T584-2007《3-110kV電網繼電保護裝置運行整定規程》要求，當接地變或中性點電阻失去時，相應電源主變壓器同級開關必須同時打開。

在工程設計時，設計院也是按照上述原則進行設計，即接地變跳閘后均聯跳主變壓器低壓側。但該設計存在兩個問題：沒有設計接地變零序保護聯跳分段斷路器功能，當一臺主變壓器帶10 kV兩段負荷時，接地變零序保護動作后同時跳接地變及主變壓器低壓側將使兩段母線不加選擇地同時失電；冶金企業有很多一類負荷，尤其是高爐冶煉系統，接地變所有保護動作后都聯跳主變壓器低壓側將對生產和安全造成很大的影響，降低了供電可靠性。經過分析評估，我們對設計進行了修改：增加接地變零序保護聯跳分段斷路器功能，接地變零序保護動作后，1.1 s先跳10 kV分段斷路器，1.4 s同時跳接地變和主變壓器低壓側；取消接地兼所內變低壓側零序電流保護動作聯跳主變壓器低壓側回路，該保護動作跳閘后，由于10 kV系統并未發生接地故障，此時可迅速通過改變運行方式，合上分段斷路器，恢復小電阻接地系統。至于反映接地變本身故障的保護動作時（如速斷、超高溫等保護），是否聯跳主變壓器低壓側，我們應根據各10 kV系統電容電流的大小以及小電阻接地系統的運行經驗，進行更深入的分析研究，目前，我們仍然保持接地變跳閘后聯跳主變壓器低壓側的功能設置。

3 結束語

與中性點不接地系統或經消弧線圈接地系統相比，小電阻接地系統能有效降低工頻過電壓和弧光接地過電壓倍數，可提高電氣設備運行安全性，對防止電纜火災十分有利。但小電阻接地系統對負荷性質、繼電保護的配置、保護定值的整定等方面提出了特殊要求，6～35 kV配電系統需根據各自實際情況，通過分析比較，最終確定中性點接地方式。在小電阻接地方式應用過程中，我們應合理選擇接地變壓器及接地電阻器，正確進行繼電保護的配置和保護定值整定，從而提高小電阻接地系統的供電可靠性。

〔1〕DL／T620—1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合〔S〕．

〔2〕胡鵬，朱虹霖.變電站中性點小電阻接地設計實例〔J〕.云南電力技術，2011，39（4):58-62.

〔3〕文蕓，趙慧，張晶.10kV小電阻接地系統的保護配置和整定〔J〕.江西電力，2010，34（6):24-26.

〔4〕DL／T584—2007，3-110kV電網繼電保護裝置運行整定規程〔S〕．

〔5〕陳麗銘.經小電阻接地系統繼電保護的配置及整定〔J〕.湖北電力，2004，28（1）:53-55.

〔6〕王英民.10kV小電阻接地系統接地變壓器零序保護誤動原因分析〔J〕.華北電力技術，2009（1）:24-26.

（責任編輯 袁 霞）

The Application Problems of Low Resistance Grounding Mode and the Countermeasure

CHEN Xiaohong
（Energy and Power Center of Xichang Steel and Vanadium Co.,Ltd.,Pangang Group,Xichang,Sichuan 615032,China）

Taking Pangang power system as an example,the paper introduces configuration method of low resistance grounding system and the application problems of low resistance grounding system are analyzed;the corresponding solutions are proposed;it provides a reference for the low resistance grounding mode in other distribution system.

low resistance grounding system；configuration method；problem；countermeasure

TM774

A

1672-2345（2014）06-0045-03

10.3969∕j.issn.1672-2345.2014.06.012

2013-09-03

2013-09-28

陳曉宏，高級工程師，主要從事電氣運行管理研究.