蛇口片區10kV配電網中性點接地系統改造必要性及可行性論證

廖廣平

（深圳招商供電有限公司 廣東深圳 518054）

1 現狀

深圳蛇口片區是改革開放最早的區域之一，由于歷史發展原因，蛇口片區10kV配電網絡系統現為不接地系統。蛇口片區隨著經濟和城市化的不斷發展，電網的電纜化程度非常高。目前，蛇口片區10kV配電網絡主要是以電纜線路為主，區域內4個110kV變電站的10kV出線幾乎全部為電纜出線，由于對地電容電流的增大，10kV配電網內單相接地故障電流早已大大超過10A。

2 接地系統改造必要性分析

在線路長度相同情況下，電纜線路電容電流比的架空線路電容電流要大約30倍，因此，電纜線路單相接地電容電流非常大；電纜線路受外界因素的影響小（一般都有電纜溝、橋架、穿管、鎧裝等保護），發生瞬時接地性機會較少，一旦發生接地故障（絕緣類型為非自恢復絕緣），一般來說都是永久性故障，不允許重合閘；電纜的絕緣裕度比架空線路小很多，承受過電壓能力也較低。如不能及時切除故障，容易引起相間故障，擴大事故。

目前，蛇口片區10kV配電網絡主要是以電纜線路為主，由于對地電容電流的增大，10kV 配電網內單相接地故障電流早已大大超過10A。根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》要求，10k電纜線路構成的配電網絡系統當單相接地故障電流較大時，可采用中性點低電阻接地方式。

3 改造設計原則

本項目中性點接地系統改造范圍是110kV 蛇口站、110kV 八路站、110kV 港灣站、110kV 招商站，10kV系統由不接地系統改造為小電阻接地系統。

（1）僅改造10kV 系統，其他電壓等級系統不在本次改造范圍內。

（2）接地變壓器兼站用變壓器時，總容量為接地變壓器容量與站用變壓器容量疊加。

（3）不考慮新增10kV接地變壓器開關柜。接地變壓器兼站用變壓器時，接地變壓器開關柜利用原站用變壓器開關柜；新增接地變壓器時，接地變壓器開關柜利用備用出線開關柜。

（4）不考慮拆除后的站用變壓器利舊情況。

4 中性點接地方式的分類和選擇

中性點接地方式可劃分為兩大類：大電流接地方式和小電流接地方式。大電流接地方式就是中性點有效接地，包括中性點直接接地和中性點經低阻接地。小電流接地方式就是中性點非有效接地，包括中性點不接地、高阻接地、經消弧線圈接地等。

蛇口片區城市化進程很快，電纜化程度很高，電網電容電流也不斷增大。同時，蛇口老區供電主要為居民和商業用電，赤灣港區和蛇口港區的工業用電較多，電力供應區域分布不平均，但整體電力供應的體量并不算很大。出于經濟性和安全性的考慮，中性點接地方式宜采用中性點經小（低）電阻接地方式。

5 中性點經小電阻接地系統優點

在配電網中性點接地方式中，中性點經小電阻接地方式是一種常用的接地方式，它可以有效地限制間歇性弧光接地過電壓，降低系統操作過電壓。在配合單相接地保護以后，可以在短時間內切除故障線路，從而降低設備的絕緣水平。

110kV蛇口站、110kV八路站、110kV港灣站、110kV招商站改造后，采用中性點小電阻接地方式。改造后，可在最短時間內切除故障線路，減小停電影響范圍，最大限度地保證核心城區的居民安全。還有著如下優點。

（1）經小（低）電阻接地方式，可降低弧光接地過電壓倍數，從而避免諧振過電壓的發生。

（2）當單相接地故障發生時，可以準確地判斷出故障線路，并迅速切除故障線路，極大地縮短設備耐受過電壓的時間，增加系統運行的可靠性。

（3）配電網中性點經小（低）電阻接地的系統中，中性點電阻值不是很大時，接地電弧熄滅后，零序殘荷將通過中性點電阻所在通道釋放；當下一次燃弧發生時，并不會產生多次燃弧、熄弧而使過電壓幅值升高現象。

（4）中性點經小（低）電阻接地方式，可有效消除PT諧振過電壓。

（5）提高供電可靠性。當接地故障發生時，若長時間帶故障運行，可能造成電纜著火；若由接地故障引發相間短路故障，尤其是發展為母線短路故障時，相當于變壓器出口短路，還有可能造成變壓器損壞。

6 本次改造設備選型

6.1 接地電阻選擇

電網系統一般有2%～5%的不對稱電壓，某些地區由于存在不對稱線路（路燈線路等），不對稱電壓會更高，國標規定配電網中性點不大于15%相電壓均屬正常范圍。在中性點經小（低）電阻接地系統中，電阻需要長期流過電流，并且電流隨線路的變化而變化，故接地電阻器的質量保證尤為重要。

接地電阻器是一種主要為電阻的接地器件，電阻元件之間需采用最好的材料（如云母、陶瓷等）做保證，電阻片間及電阻片與固定件間應具有高絕緣強度。電阻每個部位具有高強度的同時。電阻元器件連接處必須保證接觸良好可靠。

6.2 接地變壓器選擇

接地變壓器的最大功能就是傳遞接地補償電流。在35kV 配電網絡中，變壓器繞組通常為“Y 型”接法，有中性點引出，不需要使用接地變壓器；在6kV、10kV配電網絡中，變壓器繞組通常為“△型”接法，無中性點引出，這就需要使用接地變壓器引出中性點。

由于蛇口片區110kV 主變壓器10kV 繞組為三角形接線、無中性點引出，故在10kV 母線上各設置1 臺接地變壓器，接地變壓器選用戶內式Z 型接線的三相干式變壓器，聯結組標號為ZNyn11。

因各個變電站內場地空間限制及變電站本身功能所需，本次改造接地變壓器分兩種：一種僅帶小電阻，為純接地變壓器，不需要帶二次繞組；另外一種接地變壓器兼做站用變壓器，接地變壓器需帶二次繞組。接地變壓器帶二次負載，代替站用變時，接地變壓器的一次容量應為消弧線圈容量與二次負載容量之和。10kV 接地電阻容量按400kVA 考慮，純接地變壓器選用400kVA干式接地變壓器。經現場勘查，110kV蛇口站、110kV 港灣站、110kV 招商站站用變壓器所需容量為400kVA，故110kV 蛇口站、110kV 港灣站、110kV 招商站兼做站用變的接地變選用800kVA 干式接地變壓器。110kV 八路站站用變壓器不利舊，故無兼做站用變的接地變，各變電站設備選型詳見表1。

表1 變電站設備選型列表

7 技術改造可行性施工方案（僅以110kV港灣站為例）

7.1 一次電氣設備改造

110kV 港灣站10kV 采用單母線分段接線，共設3段母線，兩臺站用變壓器接至10kVI、II 段母線上。本期需在10kV 側增加3 組小電阻成套裝置，其中，兩組小電阻成套裝置接入原兩臺站用變壓器開關柜（即6段、7 段），另外一組小電阻成套裝置接入III 段備用饋線開關柜（即12段），該開關柜電流互感器不滿足接入要求，需要將電流互感器更換。

經現場勘查，110kV港灣站站用變布置在10kV高壓室內，現有站用變位置滿足兩組800kVA接地電阻成套裝置戶內平放布置。III 段小電阻成套裝置采用戶內平放布置在10kV室III段開關柜旁。新增10kV電纜通過10kV 室下方電纜夾層敷設至開關柜。改造計劃分兩步：第一步先將III段（即12段）接地變兼站用變先安裝完成，待III 段接地變兼站用變送電后，將原港灣站站用變負荷轉入III 段接地變兼站用變運行；第二步，將原有10kVI、II段母線站用電停電進行改造，改造方案詳見圖1。

圖1 110kV 港灣站一次改造方案示意圖

7.2 二次繼電保護改造及調試

一次設備停電改造，同時對相應的繼電保護裝置進行改造升級，先完成面板安裝，再對各接地變保護裝置逐臺分步進行調試，具體調試整定詳細步驟在此不展開贅述了，工作安排見表2。

表2 二次繼電保護改造工作安排表

本項目所有接地變具備投運送電條件后，按照1d投1 臺接地變，當天完成修改所投接地變所在段10kV所供范圍變電站、配電站定值的工作計劃，有順序、有步驟地完成所有接地變的系統投運工作。

8 投資估算及經濟評價

參考現有各種電網技術改造工程預算及施工方案，經過專業設計測算，本次小電阻接地系統改造工程靜態總投資約為320萬元，有較好的經濟效益和社會效益。

9 結語

綜上所述，將110kV蛇口站、110kV八路站、110kV港灣站、110kV招商站內10kV不接地系統改為小電阻接地，有利于提高供電可靠性和供電質量，實施該方案有較好的經濟效益和社會效益。本改造方案經濟可行，建議實施。