小電阻接地對低壓電網安全性能的影響及對策

陳觀興 梁毅強

摘要：作為電網安全應用的保證，接地拓撲結構的規范使用至關重要。本文在闡述10KV電網系統接地方式的基礎上，系統分析小電阻接地對低壓電網安全性能的影響，并指出小電阻接地系統應用質量提升的保證措施。以期有利于小電阻接地拓撲結構應用的合理化，進而實現電網應用安全的充分保證。

關鍵詞：小電阻接地；配電網；接地電流；人體安全；10kv系統

隨著社會經濟的不斷發展，人們對電力資源的依賴程度不斷提升；配電網系統在城市發展中的應用不斷深入。傳統電網應用中，中性點不接地系統是10kv配電網的基本應用形式，在其要求下，電容電流量必須保持在10A以內；然而人們對電力需求規模的擴大，電容電流的實際應用已超過該規程指標，極易造成電網設備的損傷和人員傷害。因此，在城市10kv配電系統中，進行小電阻接地系統的應用已成為其配電網安全、規范應用的必然要求，本文由此展開分析。

一、10kv低壓電網系統的接地方式

現階段，TN接地型式是城市10kV配電網應用的基本形態[1]。在其應用過程中，設計人員會保證用戶裝置外露導電部分與配電變壓器10kV側的工作接地相互連接，進而保證中性導體 PEN得以充分保護。然而受資金、管理、施工操作等因素的影響，其實際應用的難度較高，導致了重復接地執行規程不規范的問題。

一般情況下，中性導體PEN進入建筑系統，其就會被分為兩個部分，其分別為零線N和母線PE；此時機芯母線PE與用戶設備的保護接地線連接至關重要。在其控制下，以下電網運行狀態得以實現：其一，正常運行和相間短路時，零序電流互感器中一次側各相電流之和為零，二次側只有很小的不平衡電流流 ，零序保護不動作。其二，一旦發生接地故障，故障線路的零序電流就會增大，感應至TA二次側流人繼電器，當達到零序電流繼電器整定值時，使繼電器動作，作用于故障線路的斷路器跳閘。

從低壓電網系統接地系統應用結果來看，其在保證電網運行狀態良好的情況下，實現了電其設備的靈敏化開控制，對于防止電氣設備損傷和人員傷害具有重大影響。

二、小電阻接地對低壓電網安全性能的影響

通常而言，10kv低壓配電系統的配電臺區常位于小區和人行道內，其接地裝置的埋設會受到建筑物、綠化帶及地下金屬管道等因素的影響，總體敷設面積不大。水平接地極連接垂直接地極和接地模塊是當前電阻接地拓撲結構應用的主要形式[2]，其對低壓配電網的影響主要表現在以下方面：

1.影響接地電阻

接地電阻是反映電氣裝置與"地"接觸的良好程度的重要指標。具體而言，其是指在接地裝置作用下電阻流向大地，再由大地流向另一接地體或向遠處擴散所遇到的電阻[3]。有學者在配電臺區位置設置了3個高1 m、直徑150 mm的石墨接地模塊，并保證其間距為3m，距地高度為0.8，。然后對臺區兩個均勻土壤層的電阻率進行分析。結果表明，運用接地裝置部位的地表電位普遍出現了下降趨勢，其中10m范圍內的電位變化較為迅速，而20m后的電位變化逐漸減慢。其具體變化值如下圖2。由此可見，進行小電阻接地應用后，接地電阻會發生巨大變化，其在降低地表電位的同時。實現了人們電力應用安全的有效保證。

2.影響重復接地

低壓配電系統應用過程中，一旦PE線或PEN線斷線，且設備發生一相碰殼現象，則接在斷線后面的所有設備的外露可導電部分都將呈現接近于相電壓的對地電壓的危險。因此，在TN系統中，為實現公共PE線或PEN線安前行的充分保證，電力工作人員不僅會在電源中性點進行工作接地，還會對PE線或PEN線系統進行重復接地應用。

重復接地系統下，當PE線或PEN線斷線發生，如果此時的中性點接地電阻和重復接地電阻具有相同值，則PE線或PEN線的對地電壓會相應變小，此時，設備外殼的電壓會變味相電壓的1/2，在其作用下，較大數值的短路電路得以產生，從而引發繼電保護裝置的作用。實現PE線或PEN線斷線后電氣設備的有效保護。實踐過程中，為實現低壓電網系統安全性能的進一步提升，人們就必須在增加重復接地點布置的基礎上，實現設備外殼電壓的有效控制。

三、小電阻接地系統應用質量提升的保證措施

新經濟形態下，小電阻接地在低壓電網中的應用范圍不斷擴大，要實現其應用質量的進一步提升，實踐過程中，電力工作人員就應對注重以下策略的應用。

1.注重單相接地故障防治

小電阻接地拓撲結構在10kv低壓配電系統應用過程中，一旦發生單相接地故障，其非故障電路的電容電流參數就會發生改變。具體而言，電路故障產生后，在故障線路中會產生一定數值的故障電流，并且其伴隨著非故障電路的電容電流會以期經過剩余電網線路，從本質上講，其是單相接地電流和各條線路電容電流的一種向量總和，故而比正常環境下的電流值較大。

實踐過程中，電力工作人員應進行這種單相接地故障的有效防治，一般情況下，零序電流保護裝置是實現單相接地故障的有效手段。在零序電流保護裝置過程中，零序電流互感器、時間繼電器和電流繼電器等零件的系統應用是其保護質量提升的關鍵所在。只有確保這些零件的應用合理，才能在單相接地故障防治質量提升的同時，實現小電阻接地系統應用技術的進一步發展。

2.實現故障線路有效切斷

單相接地故障處理過程中，一旦故障線路沒有進行及時有效的切除，就極易造成更大故障電流的產生從，從而對電網系統的應用安全造成影響。因此，實現故障線路的有效切斷勢在必行。通常，低電壓閉鎖過流保護和兩段式零序保護是故障線路切斷保護的兩種重要形式。在其控制下，瞬時電流得以系統應用，從而實現保護裝置對跳閘的作用，實現單相接地故障附帶威脅的有效方式。另外，低壓配電系統的小電阻接地應用過程中，一旦輸電線路架空，施工人員則應進行自動重合閘工作的多次布設，進而確保瞬時故障的有效方式，保證供電功能的有效發揮。而當永久性故障發生時，電力工作人員就必須保證繼電保護系統對跳閘作用的靈敏性和精確性；唯有如此，才能實現故障線路的有效處理，保證小電阻接地應用質量。

3.合理規劃以此設備應用

線路故障對一次設備具有重大影響。要實現一次設備的有效保護，電力工作人員就必須充分考慮到故障線路的保護或者開關拒動現象的發生。實踐過程中，人們可以將TA裝設在中性點接地電阻回路中，然后在其基礎上，進行電阻零序保護的有效接入。此時，線路故障一旦發生，保護裝置在進行適當延時后，會作用在跳開變壓器的低壓一側開關，從而在保證一次設備應用安全的同時，實現低壓電網安全性能的有效保證。

結論

小電阻接地對低壓電網系統的安全性具有重大影響。電網系統應用中，電力工作人員只有在明確小電阻接地系統應用方式及原理的基礎上，系統分析其對低壓電網安全性能的影響，并在實踐中做好小電阻接地規程的具體規范，才能保證小電阻接地拓撲結構應用的合理化，進而實現電網應用安全的充分保證。

參考文獻

[1]李謙， 趙東生， 肖磊石，等. 廣東電網小電流接地系統中性點接地方式優化對策[J]. 廣東電力， 2017（12）：124-129.

[2]楊帆， 沈煜， 周志強，等. 城市配電網中性點接地方式的適應性分析與選擇研究[J]. 湖北電力， 2016（11）：18-22.

[3]周佩祥， 陳瑜， 石宏. 低壓配電網故障原因及其對策研究[J]. 湖州師范學院學報， 2017（10）：34-38.