基于配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式相關(guān)技術(shù)分析

張揚(yáng)

摘? 要：配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中最后一級(jí)電力系統(tǒng)，由于低壓端發(fā)后接地后，其電流大小性質(zhì)決定于其相關(guān)接方式，而它的中性點(diǎn)接地方式與電網(wǎng)的穩(wěn)定性，供電質(zhì)量、各種絕緣與過電壓配合問題，以及常見的繼電保護(hù)配置問題有著重要的聯(lián)系，是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行、保障人身和設(shè)備安全的重要條件。進(jìn)一步提升小電流接地方式規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理水平，需要對(duì)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地裝置進(jìn)行相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)改造，進(jìn)一步提升運(yùn)維管理水平。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn);接地方式;保護(hù);電容電流

中圖分類號(hào)：TM862? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）11-0142-02

Abstract： Distribution network is the last level of power system in power system. After grounding at the low voltage end， the nature of its current depends on its related connection mode， and its neutral grounding mode and the stability of the power grid. The quality of power supply， various insulation and overvoltage coordination problems， as well as common relay protection configuration problems have important relations， is an important condition for the normal operation of the power system， to ensure the safety of personal and equipment. In order to further improve the planning， design and operation management level of low-current grounding mode， it is necessary to carry out relevant planning， design and technical transformation of neutral grounding device in power system distribution network， and further improve the level of operation and maintenance management.

Keywords： neutral point; grounding mode; protection; capacitive current

引言

近年來，隨著智能電網(wǎng)的推進(jìn)，配電網(wǎng)自動(dòng)化成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，針對(duì)配電網(wǎng)最主要的單相接地故障，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)接地點(diǎn)定位技術(shù)做了大量的研究，并提出了許多方法，也研制出了很多不同的定位設(shè)備，但由于配電網(wǎng)分支較多，地形復(fù)雜，而單相接地故障信號(hào)又很微弱，能夠得到良好實(shí)際應(yīng)用效果的設(shè)備并不多。目前多數(shù)供電公司工作人員依然是采用拉路倒閘的方式和人工沿線路巡查目測查找故障點(diǎn)的方法，這不僅影響供電質(zhì)量，也耗費(fèi)人力、物力，不能滿足現(xiàn)在用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求。目前國內(nèi)變電站10kV～35kV系統(tǒng)在中性點(diǎn)接地方式上主要執(zhí)行GB/T 50064-2014《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范》。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)， 變電站10kV～35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)采用非有效接地方式運(yùn)行，依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)低電阻接地方式、包括還有中點(diǎn)諧振接地方式等都屬于非有效的接地方式。

1 接地方式概述

1.1 中性點(diǎn)不接地方式和中性點(diǎn)諧振接地方式35kV系統(tǒng)、由各種能源的發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)，依據(jù)實(shí)際需要，可以采取接地或者非直接接的運(yùn)行方式，比如當(dāng)單相接地故障電容電流不大于10A時(shí)，可采用中性點(diǎn)不接地方式;另外一種特殊情況時(shí)，當(dāng)發(fā)生單相接地卻要求可以繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，此時(shí)可以采用中性點(diǎn)諧振接地方式。不直接連接發(fā)電機(jī)并由電纜線路構(gòu)成的10kV～20kV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電容電流不大于10A時(shí)，可采用中性點(diǎn)不接地方式;當(dāng)單相接地故障電容電流大于10A又需在接地故障條件下運(yùn)行時(shí)，宜采用中性點(diǎn)諧振接地方式。

1.2 中性點(diǎn)低電阻接地方式中性點(diǎn)低電阻接地方式依據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，它主要是適用于10kV～35kV的由電纜構(gòu)成的主要線路，因電纜構(gòu)成的主要線路，發(fā)生接地時(shí)，其單相接地故障電容比正常架空線路的電流值要大很多。當(dāng)考慮到單相接地繼電保護(hù)可靠性和過電壓絕緣配合時(shí)，我們應(yīng)該就地選擇電阻兩者取值的較大值。

1.3 中性點(diǎn)高電阻接地方式當(dāng)單相的接地故障電容電流數(shù)值小于7A時(shí)，且要求其總故障電流不應(yīng)超過10A，此時(shí)可以采用中性點(diǎn)高電阻接地方的運(yùn)行方式。

2 《配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》要求為規(guī)范35kV及以下配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、改造、運(yùn)維和檢修工作，國家電網(wǎng)公司于2017年3月修訂頒發(fā)了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 10370-2016《配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》。導(dǎo)則指出，中性點(diǎn)接地方式選擇應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)電容電流，運(yùn)行方式、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、架空導(dǎo)線的類型，如絕緣線或裸導(dǎo)線及其它相關(guān)因素，并充分從電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的角度出發(fā)，避免施工困難及項(xiàng)目難實(shí)施性。常見的35kV、10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)，可以依據(jù)負(fù)荷計(jì)算，負(fù)荷的重要性等因素考慮不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)低電阻接地。各類供電區(qū)域35kV、10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式宜符合表1要求。流在10A及以下，宜采用中性點(diǎn)不接地方式。（2）單相接地故障電容電流在10A～100A，宜采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，接地電流宜控制在10A以內(nèi)。（3）單相接地故障電容電流達(dá)到100A以上，或以電纜網(wǎng)為主時(shí)，應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式。（4）單相接地故障電流應(yīng)控制在1000A以下。按單相接地故障電容電流考慮，10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式選擇應(yīng)符合以下原則：（1）單相接地故障電容電流在10A及以下，宜采用中性點(diǎn)不接地方式。（2）單相接地故障電容電流超過10A且小于100A～150A，宜采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。（3）單相接地故障電容電流超過100A～150A以上，或以電纜網(wǎng)為主時(shí)，宜采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式。（4）同一規(guī)劃區(qū)域內(nèi)宜采用相同的中性點(diǎn)接地方式，以利于負(fù)荷轉(zhuǎn)供。采取消弧線圈接地方式，應(yīng)符合以下原則：（1）消弧線圈的容量選擇宜一次到位，不宜頻繁改造。（2）采用具有自動(dòng)補(bǔ)償功能的消弧裝置，補(bǔ)償方式可根據(jù)接地故障診斷需要，選擇過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。（3）正常運(yùn)行情況下，中性點(diǎn)長時(shí)間電壓位移不應(yīng)超過系統(tǒng)標(biāo)稱相電壓的15%。（4）補(bǔ)償后接地故障殘余電流一般宜控制在10A以內(nèi)。（5）采用適用的單相接地選線技術(shù)，滿足在故障點(diǎn)電阻為1000Ω以下時(shí)可靠選線的要求。

中性點(diǎn)不接地和消弧線圈接地系統(tǒng)，中壓線路發(fā)生永久性單相接地故障后，宜按快速就近隔離故障原則進(jìn)行處理，宜選用消弧線圈并聯(lián)電阻、中性點(diǎn)經(jīng)低勵(lì)磁阻抗變壓器接地保護(hù)（接地轉(zhuǎn)移）、穩(wěn)態(tài)零序方向判別、暫態(tài)零序信號(hào)判別、 不平衡電流判別等有效的單相接地故障判別技術(shù)，比如目前國內(nèi)各家軟件公司大力開發(fā)的各種不同類型配電網(wǎng)故障在線監(jiān)測系統(tǒng)。

10kV中性點(diǎn)采用低電阻接地方式時(shí)，應(yīng)符合以下原則：（1）低電阻接地方式時(shí)，常規(guī)運(yùn)行方式時(shí)應(yīng)把故障I<1000A以下。（2）中性點(diǎn)經(jīng)低電阻R<10Ω，為了使保護(hù)可以正常有序的動(dòng)作， 應(yīng)該保證零保護(hù)有著比較高的靈敏度。（3）如采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式，架空線路應(yīng)實(shí)現(xiàn)全絕緣化，降低單相接地故障次數(shù)。（4）低電阻接地系統(tǒng)應(yīng)只有一個(gè)中性點(diǎn)低電阻接地運(yùn)行，接地變壓器或中性點(diǎn)電阻不可以斷開或者其它方式失去，否則會(huì)造成過流事故。（5）選用穿纜式零序電流互感器，從零序電流互感器上端引出的電纜接地線要穿回零序電流互感器接地。

3 中性點(diǎn)接地裝置建設(shè)改造路線及原則某省電網(wǎng)10kV～35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)接地裝置建設(shè)改造，宜根據(jù)地區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展、電纜化率、電容電流情況及線路故障特性等，依據(jù)配置目標(biāo)逐步實(shí)施。10kV～35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)改造路線及原則為：（1）某市20kV電網(wǎng)系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式按照省市公司已有發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行改造。（2）某市中心城區(qū)10kV出線以電纜為主，母線單相接地故障電容電流超過100A，或一臺(tái)主變帶母線時(shí)單相接地故障電容電流超過150A，或已有消弧線圈補(bǔ)償容量不夠，或電容電流明顯增長較快的區(qū)域變電站，改造為小電阻接地方式，于2019年年底前完成改造。（3）某市其他變電站、省內(nèi)其他地區(qū)城市已有10kV～35kV系統(tǒng)，根據(jù)已有中性點(diǎn)接地設(shè)備運(yùn)行年限、運(yùn)行狀況，以及地區(qū)實(shí)際發(fā)展情況，逐步實(shí)施技術(shù)改造。改造宜結(jié)合區(qū)域規(guī)劃成片實(shí)施。（4）對(duì)10kV系統(tǒng)單相接地瞬時(shí)性故障偏多，或曾導(dǎo)致相間短路的變電站，經(jīng)專題分析后，可選用消弧線圈并聯(lián)小電阻接地。（5）中性點(diǎn)小電阻阻值的選取，應(yīng)考慮繼電保護(hù)的可靠性，同時(shí)考慮中性點(diǎn)電壓偏移及小電阻熱容量，小電阻阻值選取應(yīng)符合國網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 10370-2016《配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》要求。（6）應(yīng)注意避免中性點(diǎn)接地方式不同的線路互帶，增加運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。（7）繼電保護(hù)的配置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性的要求，符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求。

4 結(jié)束語

目前有些地區(qū)電網(wǎng)10kV～35kV系統(tǒng)中性點(diǎn)未采用低電阻接地方式居多，對(duì)單相接地故障的處理也未采用直接跳閘，小電流選線裝置未全面配置，準(zhǔn)確率不高。廣東、上海、天津、北京等地區(qū)10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或消弧線圈接地改造為小電阻接地方式，已經(jīng)取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)供電可靠性有較高要求的，經(jīng)專題分析后，可作為小電阻接地方式的補(bǔ)充。可以為其它地方作為技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與參考。

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