0.4 kV變電站接地故障預(yù)防及其保護(hù)接地設(shè)計(jì)

陳建東

(國(guó)網(wǎng)浙江諸暨市供電公司東白電力設(shè)計(jì)有限公司，浙江 紹興 311800)

0.4 kV變電站接地故障預(yù)防及其保護(hù)接地設(shè)計(jì)

陳建東

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首先介紹了0.4 kV變電站系統(tǒng)接地情況以及發(fā)生單相接地故障的原因，進(jìn)而闡述了單相接地故障的預(yù)防措施，最后分析了0.4 kV變電站的保護(hù)接地設(shè)計(jì)。

0.4 kV變電站；接地故障；預(yù)防措施；保護(hù)接地

0 引言

0.4 kV變電站的系統(tǒng)接地就是其電源中性點(diǎn)的接地，系統(tǒng)接地能夠有效降低系統(tǒng)對(duì)地絕緣的要求，這是由于系統(tǒng)接地能夠給配電系統(tǒng)提供一個(gè)參考電位。0.4 kV變電站的保護(hù)接地是指各種電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分的接地。大地是高壓線路發(fā)生故障時(shí)故障電流返回高壓電源的通路，保護(hù)接地的作用是在低壓配電線路發(fā)生接地故障時(shí)為其電源返回提供一個(gè)通路，從而降低電氣裝置的對(duì)地電壓和接觸電壓。0.4 kV變電站的系統(tǒng)接地與保護(hù)接地關(guān)乎運(yùn)行人員的人身安全和電氣設(shè)備的安全，必須予以足夠重視[1]。

1 0.4 kV變電站單相接地故障分析

目前，我國(guó)供電系統(tǒng)普遍采用10 kV電壓等級(jí)，其一般采用電源中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，這在一定程度上提高了供電可能性，由于供電電源中性點(diǎn)不接地，三相對(duì)地電容電流在運(yùn)行時(shí)能夠保持平衡，使得三相對(duì)地電壓均為相電壓。接地相對(duì)地電壓等于0的情況下，未接地兩相對(duì)地電容電流的向量同接地故障相一致。

0.4 kV變電站變壓器需要采取保護(hù)接地措施，高壓開(kāi)關(guān)柜等電氣設(shè)備外露導(dǎo)電部分也需要同時(shí)進(jìn)行保護(hù)接地。當(dāng)保護(hù)接地線上的對(duì)地電壓升高時(shí)，接地故障電容電流從故障點(diǎn)經(jīng)大地由線路流向電源。0.4 kV變電站接地電阻有嚴(yán)格規(guī)定，統(tǒng)一為4 Ω，若電容電流等于10 A，電壓將升高到40 V。當(dāng)單相接地故障電流超過(guò)10 A時(shí)，保護(hù)接地線上的對(duì)地電壓就有升高趨勢(shì)，一旦超過(guò)安全電壓，人身安全就難以得到保障。

2 單相接地故障預(yù)防措施

2.1 選擇合適的變壓器容量

選擇合適的變壓器容量能夠有效避免故障。變壓器短時(shí)過(guò)負(fù)荷允許時(shí)間是在選擇變壓器容量時(shí)需要重點(diǎn)考慮的。瞬間啟動(dòng)的最大電流應(yīng)該在變壓器可以承受的范圍內(nèi)，單臺(tái)大功率用電設(shè)備啟動(dòng)電流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)額定電流，通常為額定電流的6～7倍。筆者在對(duì)眾多資料進(jìn)行調(diào)查分析后做出表1，對(duì)油浸式變壓器和干式變壓器的過(guò)負(fù)荷能力進(jìn)行比較分析。

表1數(shù)據(jù)表明，油浸式變壓器的過(guò)負(fù)荷能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于干式變壓器的過(guò)負(fù)荷能力。所以，在選擇變壓器的時(shí)候要充分考慮容量要求，對(duì)多種變壓器的過(guò)負(fù)荷能力進(jìn)行對(duì)比，最后選取合適容量的變壓器。

2.2 減小0.4 kV變電站的接地電阻

要想減小單相接地故障所造成的危害，可以合理地減小0.4 kV變電站的接地電阻。0.4 kV變電站系統(tǒng)一般是設(shè)置在建筑物的內(nèi)部，并與低壓系統(tǒng)共用接地，這就使得接地電阻能夠達(dá)到1 Ω，從而大大降低故障發(fā)生的概率。

表1 油浸式變壓器和干式變壓器的過(guò)負(fù)荷能力對(duì)比

2.3 設(shè)計(jì)好0.4 kV變電站的單相接地保護(hù)

單相接地保護(hù)設(shè)計(jì)合理的話，能夠在一定程度上將單相接地保護(hù)跳閘的靈敏度及可靠性提升一個(gè)檔次，從而有效控制單相接地故障的危害。這需要當(dāng)?shù)毓╇姴块T的配合，積極提出改進(jìn)方法。進(jìn)行單相接地保護(hù)設(shè)計(jì)的時(shí)候要嚴(yán)格按照有關(guān)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)進(jìn)行，這樣才能設(shè)計(jì)好0.4 kV變電站的單相接地保護(hù)，減少故障危害情況的發(fā)生[2]。

2.4 保證跳閘的可靠性

隨著0.4 kV供電系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，單相接地故障的發(fā)生在所難免，故障發(fā)生時(shí)的故障電流非常大，這個(gè)時(shí)候就必須采取跳閘的方式將故障迅速切除。將0.4 kV供電系統(tǒng)改為電源中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的方式，能夠大大提升單相接地保護(hù)跳閘的可靠性。

3 0.4 kV變電站的保護(hù)接地設(shè)計(jì)

在0.4 kV變電站規(guī)模不是很大的時(shí)候，單相接地保護(hù)的設(shè)計(jì)可以忽略掉，可以采用電壓互感器與接地監(jiān)視裝置來(lái)進(jìn)行單相接地報(bào)警，從而起到接地保護(hù)的作用。在0.4 kV變電站規(guī)模較大的時(shí)候，除了可以設(shè)計(jì)電壓互感器與接地監(jiān)視裝置進(jìn)行單相接地報(bào)警外，在電源進(jìn)線處安裝零序電流互感器也是一種常見(jiàn)的辦法，變電站綜合自動(dòng)化電源進(jìn)線的保護(hù)裝置一定要選擇具有小電流接地選線功能的產(chǎn)品。在發(fā)生單相接地故障時(shí)，就可以及時(shí)地檢測(cè)出來(lái)，從而使工作人員能夠根據(jù)檢測(cè)結(jié)果制定合理的解決方案[3]。

規(guī)模較大的0.4 kV變電站要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)進(jìn)行接地保護(hù)設(shè)計(jì)，選擇零序電流互感器要考慮到其最大不平衡負(fù)荷電流的情況，這樣才能在實(shí)際應(yīng)用中減少偏差。零序電流互感器在安裝過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以選擇用三相電流互感器的二次側(cè)中性線采集零序電流的方式來(lái)解決。在相關(guān)規(guī)范中，明確指出高壓側(cè)三相過(guò)電流保護(hù)、安裝于低壓側(cè)中性線上的零序電流互感器以及安裝于低壓側(cè)的三相電流互感器都可以起到保護(hù)接地的作用。

一般0.4 kV變電站發(fā)生單相接地故障的地方都末端干線。在故障發(fā)生時(shí)，為防止對(duì)于故障的感知度不夠靈敏，接地保護(hù)設(shè)施可以采用安裝于變壓器低壓側(cè)中性線上的零序電流互感器來(lái)完成。

4 結(jié)語(yǔ)

0.4 kV變電站系統(tǒng)接地與保護(hù)接地關(guān)系到電氣設(shè)備的安全運(yùn)行和工作人員的人身安全，在進(jìn)行變電站安裝時(shí)一定要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，切不可掉以輕心。在設(shè)計(jì)0.4 kV變電站系統(tǒng)接地與保護(hù)接地時(shí)要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，在實(shí)際操作中要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需及時(shí)上報(bào)上級(jí)主管部門，并予以及時(shí)解決。

[1] 黃劍勇，李英武.10/0.4 kV變電站系統(tǒng)接地與保護(hù)接地的探討[J].建筑電氣，2009(6)

[2] 陶麗.10/0.4 kV變電站單相接地故障產(chǎn)生的危害與保護(hù)接地措施探討[J].科學(xué)時(shí)代，2013(10)

[3] 李晨明，段明海，楊紅梅，等.0.4 kV配電室進(jìn)線保護(hù)回路的優(yōu)化方案[J].低壓電器，2013(12)

2014-07-25

陳建東(1971—)，男，浙江諸暨人，工程師，研究方向：電力工程技術(shù)。