10 kV配電網中性點接地方式研究

陳海洋

摘 要：配電網中性點的接地方式直接關系著電網的安全性和可靠性，并與人們的生命財產安全息息相關。對10 kV配電網中性點接地方式展開了研究，分析了經消弧線圈接地及經小電阻接地中存在的問題，并提出了解決措施，旨在為有關需要提供參考和借鑒。

關鍵詞：配電網；中性點接地；消弧線圈；變電站

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.079

在10 kV配電網中，中性點接地方式的選擇直接影響著電網的安全性能及其供電的可靠性。中性點接地方式主要有經消弧線圈接地和經小電阻接地兩種，其中，小電阻接地方式比消弧線圈接地方式的限制過電壓水平低，但是在運行中存在著較多的問題。因此，在10 kV電網中性點接地運行方式的選擇中存在著較大的爭議。

1 經消弧線圈接地系統中的主要問題

在市區供電公司10 kV配電網中，約有80%為中性點經消弧線圈接地系統，20%為中性點不接地系統，未來，將全部改造為中性點經消弧線圈接地系統。在經消弧線圈接地系統的運行維護中，主要存在以下幾方面的問題：①少數變電站10 kV母線電容電流過大，超過了100 A，消弧線圈長期欠補償運行，出現了線路單相接地后消弧線圈容量無法完全補償電容電流的情況。②部分10 kV母線全部為電纜出線或以電纜出線為主，且電纜溝運行環境較為惡劣，電纜絕緣水平較低。線路單相接地后系統中性點電壓升高，易引起電纜溝內電纜絕緣被擊穿，甚至引發多起同溝電纜事故，進而擴大事故范圍。③部分變電站接地選線裝置應用效果不理想，仍要依靠線路輪切查找接地線路。由于城市內的重要用戶較多，用戶停電協調較為困難，系統接地時間比較長，設備長時間承受電壓易被擊穿。

2 配電網中性點接地方式的選擇

10 kV配電網接地方式的選擇在世界上是很有爭議的。目前，我國各個地區都根據各自的實際情況采用不同的中性點接地方式，中性點接地方式的相關規定有以下2條：①電力部《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中規定，10 kV電纜線路在電容電流小于30 A時，采用不接地的方式；大于30 A且需在接地故障條件下運行時，采用消弧線圈接地方式；單相接地故障電容電流較大時，可采用低電阻接地方式，但應考慮供電可靠性的要求、故障時的瞬態電壓、瞬態電流對電氣設備的影響、對通信的影響、繼電保護的技術要求以及本地運行經驗等。②《國網十八項反措》中的14.5.1要求，對于已經安裝消弧線圈，但單相接地故障電容電流依然超標的，應采取消弧線圈增容或分散補償方式；對于系統電容電流大于150 A及以上的，也可以根據系統的實際情況改變中性點接地方式或采取配電線路分散補償的方式。

3 經小電阻接地系統涉及的問題

3.1 確定小電阻阻值

目前，大多采用傳統分析比較的方法確定小電阻阻值，即從系統發生單相接地故障的情況入手，不斷改變中性點接地電阻值，對系統的穩態和暫態兩方面進行計算，比較隨之改變的單相接地故障電流值、單相接地故障健全相電壓值、弧光接地過電壓值、鐵磁諧振過電壓值等，然后按照規程規定值和繼電保護等方面的約束值綜合比較，最終得出較合適的接地電阻值。此外，也可以通過經驗確定小電阻阻值，經驗計算式為：

R=U/（2～3）I. （1）

式（1）中：R為中性點電阻；U為配電網相電壓；I為配電網接地電容電流。

目前，國內各地區變電站接地電阻計算結果通常為10～15 Ω。

3.2 變電站一次設備改造

變電站內一次設備的改造主要是在接地變原裝設消弧線圈的位置裝設接地電阻，并增加刀開關和電流互感器。此外，由于零序保護在中性點經小電阻接地系統是主保護，對于無法獲取線路零序電流的開關柜需改造加裝零序CT。

3.3 變電站二次設備改造

經小電阻接地系統的設備發生單相接地故障時，保護應可靠切除故障，因此，變電站內所有母線連接元件（含站用變壓器、電容器、電抗器、線路）均需增加零序電流保護。

接地變零序保護主要作為10 kV出線后備保護，在10 kV線路故障斷路器拒動時，斷開小電阻接地系統以減小電流。動作時限應與10 kV出線零序過電流保護配合，保護動作后較短時限內跳開10 kV分段斷路器，閉鎖備自投；第二時限跳開主變低壓側斷路器（也可不設）；第三時限跳開主變高、低壓側全部斷路器。

3.4 配電網改造

按照“電源側與負荷側同步保護”的原則，要求負荷側零序保護同期投入，避免造成故障越級。采用小電阻接地的配電系統（含用戶站）高壓側進線開關應配置零序電流保護。對于中性點經消弧線圈接地系統，配電網開關大部分只具備兩相CT，無零序CT，因此，在一次設備方面需要改造開關柜，加裝零序CT；二次設備方面需要增加零序保護功能或加裝故障指示器。

4 經小電阻接地系統運行中存在的問題

經小電阻接地系統能快速切斷故障，瞬時故障下能通過重合閘快速恢復供電，但小電阻接地系統存在的問題也不容忽視。比如，存在供電可靠性下降、系統運行經驗不足的問題。在經小電阻接地的情況下，無論是發生瞬時接地故障，還是發生永久接地故障，只要故障電流和故障時間達到零序保護整定值，保護都會出口跳閘，造成電壓波動，降低供電可靠性。

4.1 防止零序保護誤動、拒動

在經小電阻接地方式下發生接地故障時，流過線路的電流比較大，如果遇到保護拒動的情況，易擊穿線路絕緣的薄弱部分，對設備造成損害，擴大事故范圍。如果配電網絡線路有輕微的接地故障，比如遇到電纜絕緣損壞、異物觸碰架空線、線路避雷器有故障等情況，接地電流達不到零序保護的整定值，故障無法依靠保護切除，需要人工輪切線路來排除故障，進而擴大了停電范圍，降低了供電可靠性，延長了切除故障的時間，提高了單相接地故障演變為相間短路的可能性。

4.2 完善相應操作

調整10 kV負荷時，應考慮接地變的裝設位置，防止母線失去中性點接地，或因方式變化而到時接地電阻值發生大的變化。一般情況下，不可使兩臺中性點經小電阻接地的接地變長時間并列，而在倒閘操作過程中允許短時間并列。但在操作過程中，因設備、天氣或其他原因，可能會中斷操作或使操作時間大幅度延長，這就需要考慮接地點的退出。

4.3 快速、合理處理越級跳閘事件

在難以預防越級跳閘的情況下，只能通過快速、合理處理越級跳閘事件盡快排除故障，縮短停電時間，從而保證供電的可靠性。要想快速、合理處理越級跳閘事件，就必須了解小電阻接地系統越級跳閘的特征。

小電阻接地系統的越級跳閘一般是指接地變零序保護啟動的主變低壓側開關跳閘。接地變零序保護動作反映的是饋線、電容器、站用變接地故障，所以，當接地變零序保護動作時，要特別注意饋線、電容器、站用變零序保護動作情況以及母聯、主變低壓側開關動作的情況。發生越級跳閘時，通常存在接地變零序保護啟動、備自投被閉鎖、部分饋線的零序保護啟動等現象。如果饋線保護沒有動作，則要注意母線是否存在故障，在確定故障原因后，要盡快隔離故障點，恢復其他無故障設備的運行。

5 結束語

綜上所述，配電網中性點接地方式是一個綜合的技術問題，關系著配電網的安全、穩定運行，并與人們的生命財產安全息息相關，選擇合適的中性點接地方式是保證電網安全可靠運行的必備條件。因此，在10 kV配電網規劃設計中，要從技術、經濟性兩方面綜合考慮，選擇合適的中性點接地方式，從而保障配電網的安全、可靠運行。

參考文獻

[1]潘瑩，袁加妍，魏錦萍.10 kV配電網中性點接地方式分析[J].電力與能源，2014（04）.

[2]劉渝根，王建南，米宏偉.10 kV配電網中性點接地方式的優化研究[J].高電壓技術，2015（10）.

〔編輯：張思楠〕