淺談10千伏配電網(wǎng)由消弧線圈接地改造為小電阻接地的實現(xiàn)方法

董輝 陳龍

摘 要：10千伏配電網(wǎng)由消弧線圈接地系統(tǒng)改造為小電阻接地系統(tǒng)過程中，如何利用現(xiàn)有設(shè)備以及如何整定保護定值是一個難點。本文結(jié)合實際工程，針對變電站側(cè)、開關(guān)站側(cè)、用戶側(cè)的設(shè)備，提出一套可行的實現(xiàn)方案，并給出零序電流保護的整定值。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);小電阻接地系統(tǒng);零序電流保護

隨著10千伏配電網(wǎng)中電容電流不斷增大，消弧線圈熄滅接地電弧能力降低，單相接地故障容易演變?yōu)橄嚅g短路故障;此外，消弧線圈接地系統(tǒng)會產(chǎn)生較高過電壓倍數(shù)的弧光接地過電壓和鐵磁諧振過電壓。在此背景下，小電阻接地系統(tǒng)依靠零序電流保護快速切除故障得到廣泛應(yīng)用。在小電阻改造過程中，考慮到工程成本，如何最大化利用現(xiàn)有設(shè)備將是一個難點。本文通過對現(xiàn)場設(shè)備的研究，針對變電站設(shè)備、開關(guān)站設(shè)備以及用戶端設(shè)備，分別給出不同的解決方案。最后，本文根據(jù)相關(guān)規(guī)定的要求，提出一套可行的配電網(wǎng)零序電流保護的整定方案。

1 金山地區(qū)10千伏配電網(wǎng)的典型接線方式

金山地區(qū)10千伏配電網(wǎng)采用輻射型網(wǎng)絡(luò)，中間通過聯(lián)絡(luò)桿刀或者聯(lián)絡(luò)桿上開關(guān)聯(lián)絡(luò)，開環(huán)運行。10千伏出線一般供開關(guān)站、小區(qū)站、桿上變壓器、用戶自配變等。常見接線方式如下圖所示。

金山地區(qū)10千伏配電網(wǎng)典型接線圖

2 10千伏配電網(wǎng)小電阻接地系統(tǒng)改造的實現(xiàn)方式

經(jīng)小電阻改造后，配電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，電網(wǎng)中將有零序電流流通，因此，相對應(yīng)的接地變壓器以及零序電流保護裝置需要安裝，具體實現(xiàn)方式如下。

變電站：改造前10千伏配電網(wǎng)為消弧線圈接地，沒有零序電流的流通回路，因此，需要在站內(nèi)增加接地變壓器;由于站內(nèi)都配置微機保護裝置，該裝置里具有零序電流保護功能，功能開通即可，無需額外增加二次設(shè)備。

下級開關(guān)站：開關(guān)站內(nèi)配置微機保護裝置，該裝置里具有零序電流保護功能，功能開通即可。

用戶自配變：用戶內(nèi)部均無零序電流保護，根據(jù)電網(wǎng)現(xiàn)有設(shè)備，可采取以下三種方法解決：用戶站前的柱上開關(guān)實現(xiàn)零序電流保護;有進線斷路器的用戶內(nèi)部加裝或開通零序電流保護;無進線斷路器只有進線熔絲的用戶考慮依靠熔絲實現(xiàn)零序電流保護。

2.1 在有進線斷路器的用戶內(nèi)部加裝零序電流保護

這種情況相對簡單，主要考慮安裝位置和經(jīng)濟成本。安裝位置因各用戶情況而異。經(jīng)濟成本主要包括流變和繼電器的采購費用以及人工成本。根據(jù)調(diào)研信息：部分用戶有三相流變，不需要新裝流變，只有原兩相流變用戶需要重新加裝三相保護流變;部分用戶有微機保護且含有零流功能，只需開通零序電流保護即可。

2.2 利用桿上開關(guān)的過電流或零序電流功能

當(dāng)用戶內(nèi)部單相接地時，線路會產(chǎn)生不大于1000A的故障電流，此電流如大于桿上開關(guān)的過電流或零序電流定值，經(jīng)延時后會跳開桿上開關(guān)，切斷故障電流。因此，桿上開關(guān)的保護定值如果設(shè)置合理，則可以作為用戶零序電流保護的替代。

2.3 無進線斷路器只有進線熔絲的用戶考慮依靠熔絲兼作零序電流保護

根據(jù)統(tǒng)計信息，可得到表1用戶保護配置情況統(tǒng)計表。

根據(jù)表1可知，容量800KVA及以上用戶一般均配進線斷路器和繼電保護，容量800KVA以下用戶均配熔絲，且熔絲定值均≤50A。根據(jù)上海市電力調(diào)度控制中心的小電阻接地零序電流保護整定規(guī)定，并考慮到零序電流保護定值還需躲過下級變壓器低壓側(cè)三相短路不平衡電流，本文將最小單相接地故障電流整定為300A。單相接地電流大于300A時熔絲熔斷時間更短，小于300A時上級定時限零序電流不動，故其他電流值均不需校核。如果可以相互配合，那么無進線斷路器只有進線熔絲的用戶可以依靠熔絲兼作零序電流保護。

3 10千伏配電網(wǎng)零序電流保護的整定與配合

只有進線熔絲的用戶端：根據(jù)表1的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知：用戶所使用的熔絲最大定值為50A。當(dāng)線路單相接地電流為300A時，根據(jù)上海電瓷廠有限公司提供的K型熔絲安秒特性曲線，50A熔絲在300A電流時弧前時間為1秒（誤差±20%）。因此，當(dāng)上級線路零序電流保護整定值不小于300A 2秒時，即可滿足下上級整定配合。

利用桿上開關(guān)保護的用戶端：根據(jù)用戶的負荷電流情況，將用戶站外桿上開關(guān)的零序電流保護整定值設(shè)置為：120A 1秒。

有進線斷路器的用戶端：據(jù)用戶的負荷電流情況，將用戶站進線斷路器的零序電流保護整定值設(shè)置為：120A 1秒。

開關(guān)站：金山地區(qū)電網(wǎng)開關(guān)站不超過兩級，相關(guān)零序電流保護整定值如表2所示。

4 結(jié)語

本文以金山10千伏配電網(wǎng)為例，介紹了10千伏配電網(wǎng)由消弧線圈接地改造為小電阻接地中，如何利用現(xiàn)有設(shè)備以及如何整定保護定值。針對變電站側(cè)、開關(guān)站側(cè)以及用戶側(cè)，提出不同的解決方案。經(jīng)過1年運行經(jīng)驗顯示，發(fā)生單相接地故障時零序電流保護準(zhǔn)確可靠動作率為100%。

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[2]劉育全，蔡燕春，等.小電阻接地方式配電系統(tǒng)的運行與保護[J].供用電，2015，06：30-35.

作者簡介：董輝（1987-），男，河南人，碩士，工程師，研究方向：電網(wǎng)運行、調(diào)度及自動化。