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10 kV配电网中性点接地方式研究
作者：陈海洋
来源：《科技与创新》2017年第01期
摘 要：配电网中性点的接地方式直接关系着电网的安全性和可靠性，并与人们的生命财产安全息息相关。对10 kV配电网中性点接地方式展开了研究，分析了经消弧线圈接地及经小电阻接地中存在的问题，并提出了解决措施，旨在为有关需要提供参考和借鉴。 关键词：配电网；中性点接地；消弧线圈；变电站
中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.079
在10 kV配电网中，中性点接地方式的选择直接影响着电网的安全性能及其供电的可靠性。中性点接地方式主要有经消弧线圈接地和经小电阻接地两种，其中，小电阻接地方式比消弧线圈接地方式的限制过电压水平低，但是在运行中存在着较多的问题。因此，在10 kV电网中性点接地运行方式的选择中存在着较大的争议。 1 经消弧线圈接地系统中的主要问题
在市区供电公司10 kV配电网中，约有80%为中性点经消弧线圈接地系统，20%为中性点不接地系统，未来，将全部改造为中性点经消弧线圈接地系统。在经消弧线圈接地系统的运行维护中，主要存在以下几方面的问题：①少数变电站10 kV母线电容电流过大，超过了100 A，消弧线圈长期欠补偿运行，出现了线路单相接地后消弧线圈容量无法完全补偿电容电流的情况。②部分10 kV母线全部为电缆出线或以电缆出线为主，且电缆沟运行环境较为恶劣，电缆绝缘水平较低。线路单相接地后系统中性点电压升高，易引起电缆沟内电缆绝缘被击穿，甚至引发多起同沟电缆事故，进而扩大事故范围。③部分变电站接地选线装置应用效果不理想，仍要依靠线路轮切查找接地线路。由于城市内的重要用户较多，用户停电协调较为困难，系统接地时间比较长，设备长时间承受电压易被击穿。 2 配电网中性点接地方式的选择
10 kV配电网接地方式的选择在世界上是很有争议的。目前，我国各个地区都根据各自的实际情况采用不同的中性点接地方式，中性点接地方式的相关规定有以下2条：①电力部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中规定，10 kV电缆线路在电容电流小于30 A时，采用不接地的方式；大于30 A且需在接地故障条件下运行时，采用消弧线圈接地方式；单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性的要求、故障时的瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响、继电保护的技术要求以及本地运行经验等。②《国网十八项反措》中的14.5.1要求，对于已经安装消弧线圈，但单相接地故障电容电流依
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然超标的，应采取消弧线圈增容或分散补偿方式；对于系统电容电流大于150 A及以上的，也可以根据系统的实际情况改变中性点接地方式或采取配电线路分散补偿的方式。 3 经小电阻接地系统涉及的问题 3.1 确定小电阻阻值
目前，大多采用传统分析比较的方法确定小电阻阻值，即从系统发生单相接地故障的情况入手，不断改变中性点接地电阻值，对系统的稳态和暂态两方面进行计算，比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值、弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等，然后按照规程规定值和继电保护等方面的约束值综合比较，最终得出较合适的接地电阻值。此外，也可以通过经验确定小电阻阻值，经验计算式为： R=U/（2～3）I. （1）
式（1）中：R为中性点电阻；U为配电网相电压；I为配电网接地电容电流。 目前，国内各地区变电站接地电阻计算结果通常为10～15 Ω。 3.2 变电站一次设备改造
变电站内一次设备的改造主要是在接地变原装设消弧线圈的位置装设接地电阻，并增加刀开关和电流互感器。此外，由于零序保护在中性点经小电阻接地系统是主保护，对于无法获取线路零序电流的开关柜需改造加装零序CT。 3.3 变电站二次设备改造
经小电阻接地系统的设备发生单相接地故障时，保护应可靠切除故障，因此，变电站内所有母线连接元件（含站用变压器、电容器、电抗器、线路）均需增加零序电流保护。 接地变零序保护主要作为10 kV出线后备保护，在10 kV线路故障断路器拒动时，断开小电阻接地系统以减小电流。动作时限应与10 kV出线零序过电流保护配合，保护动作后较短时限内跳开10 kV分段断路器，闭锁备自投；第二时限跳开主变低压侧断路器（也可不设）；第三时限跳开主变高、低压侧全部断路器。 3.4 配电网改造
按照“电源侧与负荷侧同步保护”的原则，要求负荷侧零序保护同期投入，避免造成故障越级。采用小电阻接地的配电系统（含用户站）高压侧进线开关应配置零序电流保护。对于中性点经消弧线圈接地系统，配电网开关大部分只具备两相CT，无零序CT，因此，在一次设备方面需要改造开关柜，加装零序CT；二次设备方面需要增加零序保护功能或加装故障指示器。
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4 经小电阻接地系统运行中存在的问题
经小电阻接地系统能快速切断故障，瞬时故障下能通过重合闸快速恢复供电，但小电阻接地系统存在的问题也不容忽视。比如，存在供电可靠性下降、系统运行经验不足的问题。在经小电阻接地的情况下，无论是发生瞬时接地故障，还是发生永久接地故障，只要故障电流和故障时间达到零序保护整定值，保护都会出口跳闸，造成电压波动，降低供电可靠性。 4.1 防止零序保护误动、拒动
在经小电阻接地方式下发生接地故障时，流过线路的电流比较大，如果遇到保护拒动的情况，易击穿线路绝缘的薄弱部分，对设备造成损害，扩大事故范围。如果配电网络线路有轻微的接地故障，比如遇到电缆绝缘损坏、异物触碰架空线、线路避雷器有故障等情况，接地电流达不到零序保护的整定值，故障无法依靠保护切除，需要人工轮切线路来排除故障，进而扩大了停电范围，降低了供电可靠性，延长了切除故障的时间，提高了单相接地故障演变为相间短路的可能性。 4.2 完善相应操作
调整10 kV负荷时，应考虑接地变的装设位置，防止母线失去中性点接地，或因方式变化而到时接地电阻值发生大的变化。一般情况下，不可使两台中性点经小电阻接地的接地变长时间并列，而在倒闸操作过程中允许短时间并列。但在操作过程中，因设备、天气或其他原因，可能会中断操作或使操作时间大幅度延长，这就需要考虑接地点的退出。 4.3 快速、合理处理越级跳闸事件
在难以预防越级跳闸的情况下，只能通过快速、合理处理越级跳闸事件尽快排除故障，缩短停电时间，从而保证供电的可靠性。要想快速、合理处理越级跳闸事件，就必须了解小电阻接地系统越级跳闸的特征。
小电阻接地系统的越级跳闸一般是指接地变零序保护启动的主变低压侧开关跳闸。接地变零序保护动作反映的是馈线、电容器、站用变接地故障，所以，当接地变零序保护动作时，要特别注意馈线、电容器、站用变零序保护动作情况以及母联、主变低压侧开关动作的情况。发生越级跳闸时，通常存在接地变零序保护启动、备自投被闭锁、部分馈线的零序保护启动等现象。如果馈线保护没有动作，则要注意母线是否存在故障，在确定故障原因后，要尽快隔离故障点，恢复其他无故障设备的运行。 5 结束语
综上所述，配电网中性点接地方式是一个综合的技术问题，关系着配电网的安全、稳定运行，并与人们的生命财产安全息息相关，选择合适的中性点接地方式是保证电网安全可靠运行