10kV小电阻接地系统运行方式评价

10kV小电阻接地系统运行方式评价
摘要：在对变电站在低压侧接地运行方式分析的基础之上，文章对10kV小电阻接地相关问题进行了研究和探讨，阐述了小电阻接地方式的优点及合理性，并对其进行了评价。

关键词：变电站；小电阻；接地系统；优点
1.引言
近年来，随着城市经济的迅速发展，一些大城市新发展的10 kV配电网主要采用地下电缆，使对地电容电流大大增加。

如果采用消弧线圈接地，则需要较大的补偿容量，而且要配置多台。

10kV配电网线路在运行中操作较多，消弧线圈的分接头及时调整有困难，容易出现谐振过电压现象。

因此我国许多大城市10 kV配电网采用了中性点经小电阻接地方式来解决这一问题。

10 kV中性点小电阻接地方式在我国投入运行时间不长，本文就小电阻接地系统实际运行情况进行了分析，实践证明此种接地方式的选择是合理的，下面就相关问题进行阐述和分析，并给予评价。

2.小电阻接地方式的分析
一般对于郊区变电站10kV侧带出线的变电站采用的是消弧线圈接地方式，对于核心城区变电站采用的是小电阻的接地方式，小电阻接地方式在某些方面弥补了消弧线圈运行方式带来的不足。

2.1消弧线圈接地方式缺点
近年来，随着我国城市电网的发展，城市居民的增多，10kV 出线中电缆所占的比重越来越大，中性点经消弧线圈接地运行方式的缺点日渐暴露，主要原因为：
（1）消弧线圈各分接头的标称电流和实际电流误差较大，有些甚至可达15%，运行中就发生过由于实际电流值与铭牌数据差别而导致谐振的现象。

（2）计算电容电流和实际电容电流误差较大，对于电缆和架空线混合的出线，单位长度的电容电流也不尽相同，消弧线圈补偿的正确性难以保证。

（3）出线电缆的单相接地故障多为永久性故障。

由于中性点经消弧线圈接地的系统为小电流接地系统，发生单相接地永久性故障后，在接地故障点的检出过程中，这对城市中人口密集的现状而言，事故的后果会非常严重。

（4）中性点经消弧线圈接地系统仅能降低弧光接地过电压发生的概率，并不能降低弧光接地过电压的幅值，将使系统设备长时间承受过电压作用，对设备绝缘造成威胁。

综合以上分析，就要考虑小电阻的接地方式。

2.2小电阻接地方式
2.2.1应用介绍
近些年随着配电网的高速发展，电缆线路的比重越来越大，使线路电容电流的数值大幅度增加。

据最近对部分变电站电容电流的测量，某些变电站（全站总的接地电容电流已达420A，而且有些变
电站接地电容电流的计算值和实测值相差较大，在市中心、经彻底改造的繁华市区以及新建大型工业区和住宅区，以电缆线路为主的配电网，主要考虑性点经电阻接地的运行方式。

在城市近郊工业区，目前仍以消弧线圈接地为主的运行方式，中性点经电阻接地方式，瞬时性故障后保护动作跳闸，可以最大限度的保证正式中心区接地点的人员安全，将事故影响减小到最小，截止目前，北京核心城区变电站10kV 低压侧多采用的是低电阻接地运行方式。

2.2.2优点
对于城市核心区中心变电站采用小电阻接地方式，具有如下优点：虽然不如消弧线圈那种方式下，事故时可以坚持运行1~2个小时，但是它可以立即切除故障，最大限度的保证了核心城区的居民安全，减少了事故影响，它的优越性还体现在：
（1）经低电阻接地这种接地方式可以降低弧光接地过电压倍数，破坏谐振过电压的发生条件。

（2）当发生单相接地故障时，可以准确迅速地判断出故障线路，并在很短的时间内切除，使设备耐受过电压的时间大幅度缩短，为系统设备降低绝缘水平创造了有利条件，使系统运行的可靠性增加。

（3）中性点经电阻接地的配网系统中，当中性点电阻阻值不是很大时，当接地电弧熄弧后，零序残荷将通过中性点电阻提供的通路泄放掉，所以当发生下一次燃弧时，其过电压幅值和从正常运行情况发生单相接地故障时的情况相同，并不会象中性点不接地或经消弧
线圈接地系统，由于多次燃弧、熄弧而使过电压幅值升高。

（4）在中性点不接地或经消弧线圈接地系统中，如果架空线路断线，此时缺相运行，落下来的导线对于人身将会造成较大的威胁，如果人恰好误碰该导线而且不易立即脱离电源，这时会危及到人身安全，如果绝缘线恰好落在繁华地区，引起的人身伤害将更加严重。

但在中性点经低电阻接地系统中，如果绝缘线落地发生金属性接地，保护正确动作后切除电源，此时是比较安全的。

但是如果绝缘导线非金属性接地时，掉在地面上的电流与断裂端头绝缘的状态密切相关，如果在清洁、干燥条件下几乎可以承受相电压而不建弧，此时保护不能正确动作情况类似于不接地或消弧线圈接地系统；如果掉在湿地上电流较大，保护能正确动作，这时也是比较安全的。

所以综合两种情况而言，对于人身直接接触高压的安全性方面，采用低电阻接地系统比不接地或消弧线圈接地系统有一定的优势。

（5）对于消弧线圈接地方式，当发生单相接地故障时，目前是采用选线装置来寻找故障点，这种方式很不准确，而且易引发其它故障（如相间故障）；采用手动点掉再重合，逐路拉试，影响供电可靠性。

采用低电阻接地后，可以通过继电保护及时将故障线路跳开，无需人工进行查找切除。

3.小电阻接地运行方式评价
3.1供电可靠性
10kV中性点不接地或经消弧线圈接地方式与中性点经低电阻接地方式或直接接地方式相比，最大的优点是在发生单相接地故障
时，该系统可带单相接地故障运行2小时，获得足够的时间排除故障，以保证对用户的不间断供电，但这一优点在以电缆为主的城市配电网中并不突出。

主要是原因为：（1）当发生接地故障时不应带故障运行,若长时间带故障运行，还可能造成电缆着火。

（2）从实际运行情况看，单相接地故障引发的相间短路故障较多，反而扩大了停电范围，尤其是当发展为母线短路故障时，相当于变压器出口短路，从而可能造成变压器损坏。

改成低电阻接地方式运行情况分析：(1)绝缘事故的降低，对供电可靠性的间接提高降低了母线绝缘故障的概率。

（2）保护配置得当，可不降低供电可靠性，对电缆线路为主的配电网中的架空线路，可依靠自动重合闸来减少停电时间，由于重合闸的成功率较高，所以对用户的停电时间不会有所增加。

3.2有利用降低谐振过电压
中性点经电阻接地方式由于在零序网络中接入了电阻，是消除PT谐振过电压的有效方法之一。

从限制PT谐振过电压的角度出发，一般认为在单相接地故障电流中，如果电阻电流大于容性电流，就可以有效地限制PT谐振谐振过电压，而这对一般网络是很容易满足的。

变电站在中性点不接地时，采用单相接地熔丝熔断来激发出的基频PT谐振，在投入中性点接地电阻后，接地熄弧后零序电压很快衰减为零，基频谐振被消除；分频谐振采用了和激发基频谐振同样的方法，投入电阻后，接地消失后零序电压很快消失，谐振被消除；
高频PT谐振采用空投母线的方法，在中性点不接地时，经三次空投，均激发出稳定的二倍频谐振，在投入接地电阻后再次空投均未出现谐振现象。

对于北京城区配电网，由于电缆线路所占的比例越来越大，发生PT谐振的几率很小。

另外，当采用中性点经电阻接地以后，中性点电阻对PT谐振过电压有很强的抑制作用。

3.3保护方式的采用
中性点经低电阻接地后，保护的配置可以通过时间进行配合，使故障停电范围缩到最小。

对单相故障而言，故障电流增大，并有零序电流产生，因而保护配置应增加零序保护。

根据经验，保护配置宜采用不同时限的零序电流保护，保护配置还应考虑：
（1）线路采用零序电流互感器和反应工频电流值的零序电流接地保护作为单相接地主保护，作用于跳闸。

（2）保护整定值躲过本段电容电流。

（3）零序动作定值的整定原则：零序速断0.2s，对快速开关而言，级差可以选为0.3秒或者0.5秒，如图一所示：如果用户端选为0秒,则开闭站可选为0.3或0.5秒;出线开关0.6或1.0秒动作，母联开关选0.9或1.5秒动作。

（4）灵敏度选择
对于金属性短路（单相接地），因为比任何一条10kV馈出线路的运行电容电流都大得多，保护灵敏度显然没有问题。

但如果经过渡电阻接地时，对运行电容电流较大的出线回路，灵敏度可能不够，对于电缆线路由于单相接地的过渡电阻一般较小，灵敏度没问题。

（5）本段母线电压互感器的开口三角3U0作为信号。

（6）零序CT最好采用套在三相电缆上的单个CT方式，以避免三个CT的误差和饱和差异所造成的不平衡电流。

4.总结
基于城区10kV配电网电缆线路比例大，导致电容电流大，补偿困难以及城区中的架空线路已逐步实现绝缘化的特点，与中性点绝缘或经消弧线圈接地方式相比，城区10kV更适合采用中性点经低电阻接地方式。

（黄伟李大鹏）。