10 kV系統(tǒng)小電阻接地改造與運(yùn)維注意事項(xiàng)

廖金威

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514021）

0 引 言

早期變電站10 kV系統(tǒng)以不接地或消弧線圈接地為主，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時(shí)，故障相電壓為0，其他兩相電壓升高為正常電壓的倍，可以允許繼續(xù)運(yùn)行2 h，但這個(gè)過(guò)程中存在人身觸電風(fēng)險(xiǎn)，危害極大。為消除電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)對(duì)人身安全的威脅，必須在更短時(shí)間內(nèi)隔離故障，加上電網(wǎng)的快速發(fā)展，越來(lái)越多電纜線路投入運(yùn)行，中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地已經(jīng)無(wú)法滿足要求，需要逐步改造成經(jīng)小電阻接地，即10 kV系統(tǒng)人為地通過(guò)接地變?cè)黾?個(gè)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，可以在單相接地故障發(fā)生時(shí)，零序保護(hù)快速可靠動(dòng)作，及時(shí)切除故障，防止事故擴(kuò)大，保障人身安全。本文就小電阻接地改造實(shí)施、過(guò)程管控和運(yùn)維注意事項(xiàng)進(jìn)行探討。

1 10 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式選擇

本文以廣東地區(qū)常采用的10 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)小電阻接地等3種方式為例，從安全性、可靠性、絕緣水平要求、抑制諧振過(guò)電壓能力等方面進(jìn)行分析對(duì)比，如表1所示[1]。

表1 10 kV系統(tǒng)常見(jiàn)3種接地方式主要特性對(duì)比表

10 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地是綜合安全性、可靠性、設(shè)備絕緣水平、抑制諧振能力要求等方面考慮的最優(yōu)選擇，進(jìn)行小電阻接地改造可以解決城區(qū)線路纜化率增高下帶來(lái)的消弧線圈接地方式電容電流補(bǔ)償能力有限的問(wèn)題，能夠有效限制系統(tǒng)過(guò)電壓，最快地切除單相接地故障[2]。進(jìn)行10 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地改造成為必然趨勢(shì)。

2 10 kV系統(tǒng)小電阻接地改造要求

10 kV系統(tǒng)通過(guò)接地變經(jīng)小電阻接地運(yùn)行方式如圖1所示。

圖1 10 kV系統(tǒng)小電阻接地改造后接線

正常運(yùn)行時(shí)，接地變對(duì)正序、負(fù)序電流呈高阻抗，繞組中只流過(guò)很小的勵(lì)磁電流。由于毎個(gè)心柱上2個(gè)繞組繞向相反，同柱上2個(gè)繞組流過(guò)相等的零序電流呈現(xiàn)低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，經(jīng)小電阻接地的接地變?yōu)橄到y(tǒng)提供足夠的零序電流，高靈敏度的零序保護(hù)動(dòng)作并瞬時(shí)切除故障線路，防止事故擴(kuò)大，保障人身安全[3]。

因此，變電站10 kV系統(tǒng)進(jìn)行小電阻接地改造時(shí)，為實(shí)現(xiàn)零序保護(hù)跳閘出口的功能，其所有10 kV線路、電容、站變、小電阻間隔均需增加保護(hù)用的穿心式零序電流互感器（Cunet Transformer，CT），安裝在一次電纜頭處，其中10 kV小電阻間隔保護(hù)裝置相過(guò)流保護(hù)使用開(kāi)關(guān)CT，零序過(guò)流使用獨(dú)立零序CT。改造或新建變電站裝設(shè)零序CT，驗(yàn)收時(shí)要特別注意電纜屏蔽層引出線接地問(wèn)題。屏蔽層引出線在零序CT下方直接接地，在零序CT上方則需要穿過(guò)零序CT再接地，以免影響保護(hù)的正確動(dòng)作，正確的接地方式如圖2所示。

圖2 電纜屏蔽層引出線正確接地示意

完成零序CT安裝后，需要相應(yīng)增加零序保護(hù)跳閘出口的功能，即某間隔發(fā)生單相接地后，保護(hù)、測(cè)控裝置可以檢測(cè)到零序電流，達(dá)到零序過(guò)流保護(hù)整定值時(shí)，該間隔保護(hù)零序一段跳閘出口，斷開(kāi)該間隔開(kāi)關(guān)，單相接地故障消除。10 kV母線并列運(yùn)行時(shí)，線路單相接地故障后斷路器拒動(dòng)或者母線單相接地故障時(shí)，接地變高壓側(cè)零序保護(hù)1時(shí)限跳開(kāi)母線分段斷路器，2時(shí)限跳開(kāi)本側(cè)主變低壓側(cè)斷路器，接入手跳回路，閉鎖備自投[4]。

3 10 kV系統(tǒng)小電阻接地改造風(fēng)險(xiǎn)管控

10 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)通過(guò)接地變經(jīng)小電阻接地改造主要分7個(gè)步驟：（1）完善各10 kV間隔的零序保護(hù)，包括零序電流回路、零序保護(hù)功能；（2）直接加裝接地變和小電阻或拆除消弧線圈后加裝小電阻等一次設(shè)備；（3）完善接地變（兼站變）的零序保護(hù)及相關(guān)聯(lián)跳、閉鎖回路；（4）完善所有相關(guān)間隔定值；（5）小電阻投運(yùn)前繼保人員向運(yùn)行人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底；（6）變電部門向調(diào)度部門發(fā)送投運(yùn)申請(qǐng)單；（7）運(yùn)行人員向調(diào)度申請(qǐng)投運(yùn)小電阻。

改造需要等所有間隔都逐一完善零序保護(hù)功能后才能投入小電阻，而一般情況下所有間隔不能同時(shí)停電，所以為避免重復(fù)停電和防止改造過(guò)程誤跳其他運(yùn)行間隔，要求完善1個(gè)間隔后進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，都需要對(duì)零序CT進(jìn)行1次升流，檢查零序CT一二次回路是否正常。改造時(shí)務(wù)必做好全過(guò)程管控，各責(zé)任主體落實(shí)責(zé)任，具體如下。

3.1 對(duì)于施工單位

需要做好作業(yè)前的現(xiàn)場(chǎng)勘查和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定現(xiàn)場(chǎng)安全措施和二次措施單的編寫；工作前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果進(jìn)行安全技術(shù)交底，填寫好工作票，并附上編制好的經(jīng)繼保班組審核合格的二次措施單，提前一天發(fā)到巡維中心，同時(shí)確保工作票人員資質(zhì)滿足要求；工作前工作負(fù)責(zé)人對(duì)于工作任務(wù)以及工作中具體實(shí)施哪些二次安全措施應(yīng)足夠清晰，接受許可人安全交代后，對(duì)班組成員進(jìn)行安全交代；工作時(shí)嚴(yán)格按照二次措施單填寫的內(nèi)容布置二次安全措施，防止誤觸碰、誤解接線造成誤跳閘；完成零序CT加裝和零序功能完善，并做好每個(gè)間隔零序CT變比和其他相關(guān)設(shè)備參數(shù)的記錄；調(diào)試時(shí)做好跳閘矩陣的現(xiàn)場(chǎng)記錄，并有繼保人員見(jiàn)證簽名，結(jié)束后當(dāng)天反饋上報(bào)。

3.2 對(duì)于繼保班組

需要陪同施工單位進(jìn)行作業(yè)前勘查，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)所需安全措施，確認(rèn)工作票上的二次措施單準(zhǔn)確無(wú)誤，并在備注欄簽名，尤其是需要做好已有接地變間隔的相關(guān)聯(lián)跳回路和聯(lián)跳出口壓板的防誤跳措施；做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和提醒，嚴(yán)格把好驗(yàn)收關(guān)，停電傳動(dòng)完聯(lián)跳開(kāi)關(guān)（分段、變低)后，需記錄接線位置，并在開(kāi)關(guān)柜門及端子上做好標(biāo)識(shí)，防止小電阻投運(yùn)前恢復(fù)接線錯(cuò)誤；用絕緣膠布封閉相關(guān)壓板；在電源端（分段、變低保護(hù)）解開(kāi)跳閘線，同時(shí)接地變側(cè)測(cè)量到電位變化到零，解開(kāi)的線封好膠布；驗(yàn)收合格后，編制某某變電站小電阻投運(yùn)前安全交底表，表包含但不限于以下內(nèi)容：定值整定、回路完善、聯(lián)切回路、遺留問(wèn)題、運(yùn)行方式交底、雙方簽名確認(rèn)欄、確認(rèn)時(shí)間。

3.3 對(duì)于運(yùn)行班組

需要陪同施工單位、繼保班組進(jìn)行作業(yè)前勘查，確保工作地點(diǎn)范圍內(nèi)的安全措施充足；提前1天做好外施工單位工作票的審核和接收，做好操作和布置安全措施的準(zhǔn)備；加裝零序CT工作的必須要求線路對(duì)側(cè)接地，按照工作票要求做好安全措施；開(kāi)工前對(duì)工作負(fù)責(zé)人進(jìn)行安全交代，必要時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管，消除安全隱患；嚴(yán)格做好零序CT加裝和零序保護(hù)功能完善后的驗(yàn)收，然后在改造完的接地變開(kāi)關(guān)柜上張貼“注意聯(lián)切10 kV分段及主變變低開(kāi)關(guān)”等清晰直觀的標(biāo)識(shí)。

4 10 kV小電阻接地系統(tǒng)運(yùn)維注意事項(xiàng)

投入小電阻后，當(dāng)10 kV系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，首先會(huì)由接地間隔的零序保護(hù)跳自身開(kāi)關(guān)，若接地故障不能切除，則達(dá)到整定時(shí)間后接地變零序過(guò)流保護(hù)會(huì)動(dòng)作，先跳分段和閉鎖10 kV備自投，后跳主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)的保護(hù)裝置均會(huì)有保護(hù)跳閘的信息。運(yùn)行過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)小電阻間隔出現(xiàn)異響、異味、過(guò)熱、局放異常等情況，應(yīng)第一時(shí)間匯報(bào)，做好現(xiàn)場(chǎng)檢查，必要時(shí)申請(qǐng)停電處理。

當(dāng)小電阻間隔有工作時(shí)，工作票上必須退出聯(lián)跳變低、分段、閉鎖備投出口壓板等相關(guān)壓板。運(yùn)行人員在許可工作前，需要對(duì)班組進(jìn)行充分的風(fēng)險(xiǎn)提示，體現(xiàn)在工作票安全交底其他注意事項(xiàng)中，二次端子排上有涉及聯(lián)切回路，若誤碰、誤短接會(huì)導(dǎo)致10 kV分段、主變變低開(kāi)關(guān)跳閘，應(yīng)做好預(yù)控措施[5]。

因系統(tǒng)接地電阻大小直接影響到接地時(shí)零序電流，正常運(yùn)行時(shí)10 kV母線必須有且只有1個(gè)小電阻接地點(diǎn)，在轉(zhuǎn)方式過(guò)程中，不能失去小電阻接地，可以允許短時(shí)間有2個(gè)小電阻接地點(diǎn)。特別注意，當(dāng)某一10 kV母線通過(guò)10 kV聯(lián)絡(luò)線路反供時(shí)，此母線已通過(guò)聯(lián)絡(luò)線路對(duì)側(cè)母線進(jìn)行小電阻接地，本側(cè)小電阻應(yīng)退出運(yùn)行[6]。涉及小電阻接地方式改變時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題。

4.1 10 kV單母接線方式下

無(wú)論接地變是否兼站變，正常接地變投入運(yùn)行，小電阻中性點(diǎn)地刀在合位，該間隔通過(guò)接地變開(kāi)關(guān)控制小電阻的投退。當(dāng)接地變中性點(diǎn)地刀拉開(kāi)后，即接地變開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)冷備用或檢修，退出相關(guān)聯(lián)切壓板。

4.2 10 kV單母分段方式下

2臺(tái)主變變低并列運(yùn)行時(shí)，只投入其中1臺(tái)接地變，另1臺(tái)接地變保持熱備用狀態(tài)，相關(guān)聯(lián)切壓板保持在投入狀態(tài)，當(dāng)需要由并列運(yùn)行轉(zhuǎn)分列運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)分列方式前，2臺(tái)接地變均應(yīng)投入運(yùn)行；2臺(tái)主變分列運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)接地變均應(yīng)投入運(yùn)行。當(dāng)需要由并列運(yùn)行轉(zhuǎn)分列運(yùn)行時(shí)，并列后應(yīng)將其中1臺(tái)接地變轉(zhuǎn)熱備用，聯(lián)切壓板保持在投入狀態(tài)，具體方式如下。

（1）2段母線的接地變均不兼站用變。正常通過(guò)接地變開(kāi)關(guān)控制小電阻的投退，當(dāng)接地變?cè)跓醾溆玫臓顟B(tài)下不用投退聯(lián)切壓板，當(dāng)接地變轉(zhuǎn)冷備用后退出相關(guān)聯(lián)切壓板。

（2）其中1臺(tái)接地變兼站變，另1臺(tái)單獨(dú)的接地變帶小電阻。對(duì)于兼站用變的接地變，要通過(guò)將接地變轉(zhuǎn)冷備用后拉合中性點(diǎn)地刀的方式投退小電阻，單獨(dú)的接地變帶小電阻直接通過(guò)接地變開(kāi)關(guān)控制小電阻的投退，當(dāng)接地變中性點(diǎn)地刀拉開(kāi)后退出相關(guān)聯(lián)切壓板。

（3）2臺(tái)均為接地變兼站變。需要通過(guò)將接地變轉(zhuǎn)冷備用后拉合中性點(diǎn)地刀的方式投退小電阻，當(dāng)接地變中性點(diǎn)地刀拉開(kāi)后退出相關(guān)聯(lián)切壓板。

（4）當(dāng)需要停用其中1臺(tái)主變時(shí)，10 kV分段開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)行后，則一般退出停用主變變低對(duì)應(yīng)母線連接的接地變。對(duì)于接地變不兼站用變的，直接通過(guò)接地變開(kāi)關(guān)控制，然后退出相關(guān)聯(lián)切壓板；對(duì)于接地變兼站用變的，則需要將其轉(zhuǎn)冷備用后拉開(kāi)接地變中性地刀，退出相關(guān)聯(lián)切壓板，再將接地變兼站用變投入運(yùn)行，保留運(yùn)行的主變變低對(duì)應(yīng)母線連接的接地變經(jīng)小電阻接地。

（5）其中1臺(tái)接地變本身需要停電的，則通過(guò)上述方式在確保運(yùn)行母線有且只有一個(gè)小電阻接地點(diǎn)的前提下，將需要停電的接地變轉(zhuǎn)冷備用或檢修，然后退出相關(guān)聯(lián)切壓板。

5 結(jié) 論

隨著電網(wǎng)快速發(fā)展，10 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地越來(lái)越普遍。本文對(duì)小電阻接地改造過(guò)程中如何做好風(fēng)險(xiǎn)管控進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析介紹，研究了小電阻接地改造后涉及運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換時(shí)的注意事項(xiàng)。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對(duì)于小電阻接地方式下不斷出現(xiàn)的新問(wèn)題需要進(jìn)一步探討，才能確保安全可靠的電力供應(yīng)。