10/0.4kV變電站單相接地故障產(chǎn)生的危害與保護(hù)接地措施探討

陶麗

【摘 要】文章介紹了10/0.4kV變電站單相接地故障容易造成設(shè)備絕緣損害和點擊事故發(fā)生產(chǎn)生的危害，并針對其危害提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】10/0.4 kV 變電站；單相接地；故障

1. 10 kV單相接地故障產(chǎn)生的危害因素

目前我國普遍采用電源中性點不接地運行方式，主要是提高供電的可靠性。但供電電源中性點不接地，正常運行過程中，三相對地電容電流相對平衡，對電壓為向電壓。若發(fā)生單相接地故障時，其接地以對電壓為〇，若未接地其兩相電壓相對升高為線電壓，研究表明接地故障電流等于未接地兩相對地電容電流的向量總和。

由于10/0.4 kV變電站高壓開關(guān)柜和變壓器等設(shè)備導(dǎo)電部分外落都需保護(hù)接地。因此，接地故障電容電流從故障點經(jīng)過大地時線流向電源，l0/0.4 kV變電站接地電阻規(guī)定為4?。單相接地故障電容電流若等于10 A；保護(hù)接地線上的對地電壓升高40 V；單相接地故障電流如大于l0 A，保護(hù)接地線上的對地電壓就會升高。超過安全電會涉及人身安全問題。由于發(fā)生單相接地故障時，未接地兩相對地電壓等于線電壓，升高了倍，時間過長就會對電氣設(shè)備絕緣產(chǎn)生影響，接地故障電容電流增大還容易引起諧振過電壓，造成更大的危害。

2. 10/0.4 kV變電站接地方式與單相接地故障之間關(guān)系

目前我國普遍使用10 kV系統(tǒng)的保護(hù)接地與220/380V低壓系統(tǒng)的保護(hù)接地，其分開接地還是共用接地， 目前還沒明確規(guī)定設(shè)計規(guī)范。假設(shè)l0 kV系統(tǒng)的保護(hù)接地與220/380 V低壓系統(tǒng)的保護(hù)接地若分開單獨設(shè)置，10 kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，變壓器與高壓開關(guān)柜等高壓電氣設(shè)備的保護(hù)接地線電壓會升高，220/380V低壓系統(tǒng)的保護(hù)接地線上電壓不會發(fā)生變化。l0 kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障造成的人身安全危害就可限制在變電站內(nèi)部的小范圍內(nèi)，不會對變電站以外造成危害，缺點：大城市建筑物集中的地方難以實現(xiàn)該功能。因此，對電氣設(shè)備絕緣以及諧振過電壓產(chǎn)生的危害存在一定的影響。

但相對獨立的變電站，分開設(shè)置10 kV系統(tǒng)與220/380V低系統(tǒng)的保護(hù)接地操作比較容易。若在建筑物內(nèi)10/0.4 kV變電站設(shè)置低壓系統(tǒng)保護(hù)接地相對沒那么容易。

產(chǎn)生危害比較大的是10kv系統(tǒng)的保護(hù)接地與220/380V低壓系統(tǒng)的接地共用接地，由于發(fā)生單相接地故障時，整個低壓系統(tǒng)的保護(hù)地線電壓升高，范圍擴(kuò)大比較快。因此，一定要高度重視產(chǎn)生危害更大。

3.單相接地故障與10/0.4 kV變電站接地保護(hù)設(shè)計間的關(guān)系

10/0.4 kV變電站的接地設(shè)計與10 kV系統(tǒng)供電可靠性要求， 以及繼電保護(hù)設(shè)計都有較大關(guān)系?！独^電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（GB/T 14285—2006）第4.13.3條都規(guī)定： 相接地電流為10 A及以上時，保護(hù)裝置動作于跳閘； 相接地電流為l0 A以下時，保護(hù)裝置可動作于跳閘或信號。

相接地故障電流小于l0 A時，可以只報警不選擇性跳閘，在有單相接地故障的情況下繼續(xù)運行一定時間。一旦單相接地故障電流或接地電阻發(fā)生變化，就容易對人身安全造成危害；而一旦出現(xiàn)過電壓，也會對沒備造成更大的危害。

單相接地故障電流大于l0 A時動作于跳閘，對人身與設(shè)備安全造成的危害就可以減小。因此l0/0.4 kV變電站的接地與繼電保護(hù)設(shè)計方案應(yīng)合理有效。

4. 10/0.4 kV變電站單相接故障危害預(yù)防措施

a.合理減小l0/0.4 kV變電站電源中性點的接地電阻， 可以在一定程度上減小單相接地故障造成的危害。對于設(shè)置在建筑物內(nèi)部的l0/0.4 kV變電站，10 kV系統(tǒng)與220/380V低壓系統(tǒng)共用接地，接地電阻可以很容易達(dá)到1?。此時發(fā)生單相接地故障產(chǎn)生的故障電壓就會降低很多。

b.合理設(shè)計單相接地保護(hù)，提高單相接地保護(hù)跳閘的靈敏度及可靠性.也是減小單相接地故障危害的一項重要措施。這需要根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求，以及有關(guān)電氣設(shè)計規(guī)范進(jìn)行單相接地保護(hù)設(shè)計。

c.10 kV 供電系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，發(fā)生單相接地故障后故障電流非常大時必須選擇性跳閘，迅速將故障切除。為了保證單相接地保護(hù)跳閘的可靠性，一些地區(qū)l0 kV供電系統(tǒng)改為電源中性點經(jīng)低電阻接地。發(fā)生單相接地故障后，由接地故障點經(jīng)過大地和電源中性點串聯(lián)電阻，與電源形成回路，單相接地故障電流可以達(dá)到數(shù)百安以上，跳閘的可靠性就可以得到保證。

5. 10/0.4 kV變電站單相接地保護(hù)設(shè)計

對于10/0.4 kV變配電站，需要根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求進(jìn)行單相接地保護(hù)的設(shè)計。供電系統(tǒng) 一級變電站一般都有單相接地保護(hù)。l0/0.4 kV變配電站規(guī)模比較小時，可以不設(shè)計單相接地保護(hù)?；蛑辉O(shè)計Y/Y/△型電壓互感器與接地監(jiān)視裝置，進(jìn)行單相接地報警。

10/0.4 kV變配電站規(guī)模比較大時. 除設(shè)計Y/Y/△ 型電壓互感器與接地監(jiān)視裝置，進(jìn)行單相接地報警外，也可以在電源進(jìn)線處安裝零序電流互感器，采用具有小電流接地選線功能的變電站綜合自動化電源進(jìn)線保護(hù)裝置，動作于報警。這樣一旦發(fā)乍單相接地故障，就可以檢測出是否為本變電站發(fā)生單相接地故障。出線問路較多時，也可在各路出線處安裝零序電流互感器，與Y/Y/△型電壓互感器相配合，通過小電流接地選線裝置，或采用具有小電流接地選線功能的變電站綜合自動化裝置，實現(xiàn)單相接地保護(hù)，動作于報警或有選擇性地跳閘。

對于低電阻接地的10 kV系統(tǒng)，10/0.4 kV變配電站應(yīng)按供電部門要求設(shè)計單相接地保護(hù)，并按最大不平衡負(fù)荷電流選擇零序電流互感器的變化。安裝零序電流互感器有困難時，可以采用從三相式電流互感器二次側(cè)中性線采集零序電流的零序電流濾過器方案。

《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范》第4.0.1l、4.0.12條規(guī)定，單相接地保護(hù)可利用高壓側(cè)三相式過電流保護(hù)、安裝于低壓側(cè)中性線上的零序電流互感器以及安裝于低壓側(cè)的三相電流互感器三種方式。

對于利用高壓側(cè)三相式過電流保護(hù)進(jìn)行低壓側(cè)單相接地保護(hù)的10/0.4 kV變電站，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母干線末端發(fā)生單相接地故障，靈敏系數(shù)達(dá)不到要求時，應(yīng)采用安裝于變壓器低壓側(cè)中性線上的零序電流互感器進(jìn)行單相接地保護(hù)。此時變壓器低壓側(cè)中性線（PEN）由變壓器低壓側(cè)中性點采用絕緣導(dǎo)線引出后，需要先經(jīng)過零序電流互感器再接到接地母排，保護(hù)接地線（PE）可直接接到接地母排。

6.結(jié)束語

綜上所述：10/0.4 kV變電站系統(tǒng)接地與保護(hù)接地涉及到人們的自身安全與設(shè)備運行維護(hù)的安全問題。研究表面10/0.4 kV變電站接地保護(hù)設(shè)計，投入使用中不斷出現(xiàn)很多問題，還需建議相關(guān)的設(shè)計規(guī)范更明確，這樣才更好的保障電氣運行的安全。