10kV配網(wǎng)現(xiàn)有接地方式及其使用的配套裝置分析

【摘要】10kV配電網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)中占重要地位，作為電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行全程重要環(huán)節(jié)的接地處理，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)有重大影響。我國(guó)10kV配電網(wǎng)主要有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)低電阻接地的接地方式可供選擇，三種接地方式各有優(yōu)劣。此外，本文針對(duì)配電網(wǎng)常見(jiàn)的自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置與接地選線裝置的特點(diǎn)及優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。

【關(guān)鍵詞】10kV；配網(wǎng)；接地方式；配套裝置

1、10kV配網(wǎng)現(xiàn)有接地方式

（1）中性點(diǎn)不接地

中性點(diǎn)不接地是我國(guó)農(nóng)村及城市10kV配電網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行過(guò)程中選用的一種常見(jiàn)的接地方式。我國(guó)城市10kV配電網(wǎng)在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)都選用中性點(diǎn)不接地作為主要的接地方式，此種接地方式設(shè)備安裝運(yùn)行簡(jiǎn)便，方便保養(yǎng)維護(hù)，節(jié)省了電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行投資，常用于部分城市及大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)架空線電網(wǎng)系統(tǒng)及輻射形的電網(wǎng)系統(tǒng)之中，因而具有電流及電容較小的特點(diǎn)。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障之時(shí)，故障點(diǎn)僅有對(duì)地電容及電流通過(guò)，且此時(shí)通過(guò)的電流、電容較小，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熄弧。另外，產(chǎn)生運(yùn)行故障的中性點(diǎn)絕緣在單相接地的過(guò)程中不會(huì)形成對(duì)稱性影響，仍可實(shí)現(xiàn)2～3小時(shí)的電能供應(yīng)，因而中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)從此角度來(lái)看具有一定的穩(wěn)定性。

中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的中性點(diǎn)有絕緣特性，因而其結(jié)構(gòu)并沒(méi)有充足的電容量釋放通道，若電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生弧光接地現(xiàn)象，其中的電弧就會(huì)產(chǎn)生重燃與熄滅的循環(huán)問(wèn)題，此時(shí)會(huì)不斷實(shí)施電網(wǎng)電容充電操作，電網(wǎng)系統(tǒng)如此反復(fù)同一操作，致使系統(tǒng)電容電壓無(wú)限制上升，系統(tǒng)中的電壓就會(huì)持續(xù)上升，極易造成系統(tǒng)運(yùn)行紊亂及設(shè)施設(shè)備損壞。另外，電網(wǎng)系統(tǒng)中安裝的電感、電容元件可能會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行障礙或倒閘出現(xiàn)鐵磁共振等類似問(wèn)題。若電網(wǎng)系統(tǒng)饋線不長(zhǎng)，常會(huì)因高頻諧振出現(xiàn)諧振電壓，進(jìn)而增加電壓互感器絕緣擊穿的可能性，即便電網(wǎng)系統(tǒng)中的饋線長(zhǎng)度適當(dāng)，也會(huì)因分頻鐵磁諧振出現(xiàn)電壓互感器產(chǎn)生阻抗、持續(xù)電流上升，最終出現(xiàn)電壓互感器燒毀或熔絲毀壞的問(wèn)題。

中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)系統(tǒng)要求電氣設(shè)備有良好的絕緣性，且電弧必須能夠自行熄滅。近年來(lái)，城市電網(wǎng)負(fù)荷處于持續(xù)上升狀態(tài)，不斷增加的單相接地電容電流致使線路電壓諧振出現(xiàn)頻率持續(xù)上升，最終因絕緣擊穿而產(chǎn)生短路或斷電問(wèn)題。因而，此種接地方式目前在規(guī)模較小的城市及一般農(nóng)村廣泛使用。

（2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式隨著微電子技術(shù)及自動(dòng)跟蹤控制技術(shù)的發(fā)展而得到不斷的優(yōu)化，具有良好的過(guò)電壓質(zhì)量及補(bǔ)償效果。此種接地方式主要應(yīng)用與10kV及以下、單相接地故障電流在30A之上的配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，選用適當(dāng)?shù)姆蔡匦赃_(dá)到相應(yīng)的單相高阻接地補(bǔ)償目標(biāo)。

采用分級(jí)式結(jié)構(gòu)的消弧線圈安裝與配電網(wǎng)系統(tǒng)之中，當(dāng)消弧線圈本身的伏安特性顯示為直線之時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)中的電流補(bǔ)償、電容電流等情況靈活進(jìn)行消弧線圈的檔位調(diào)整，這時(shí)的中性點(diǎn)電壓值、電容電流、補(bǔ)償電流呈正相關(guān)，可維持電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行調(diào)配。

例如，某10kV電網(wǎng)系統(tǒng)額定的零序電容電流是98.8A，消弧線圈其中一個(gè)檔位的額定補(bǔ)償電流也為98.8A，這種情況下，消弧線圈補(bǔ)償情況與電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓及單相接地情況均沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)，若系統(tǒng)產(chǎn)生單相金屬性接地，且中性點(diǎn)此時(shí)的電壓為3844V，線圈產(chǎn)生71.5A的補(bǔ)償電流，電容電流就是Ic=98.8×3844/6062=62.7A。由此可得，消弧線圈非線性可產(chǎn)生8.8A接地殘留附加值，電網(wǎng)系統(tǒng)此時(shí)若存在級(jí)差電流等因素，就又可能產(chǎn)生10A以上的接地殘留，可見(jiàn)，分線性的消弧線圈對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行水平存在直接影響。

目前，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式在我國(guó)配電網(wǎng)絡(luò)主要在架空線數(shù)量多的區(qū)域使用，以發(fā)揮其運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。

（3）中性點(diǎn)低電阻接地

此種接地方式是將電阻接入到地與中性點(diǎn)中間的接地方式，是中性點(diǎn)直接接地同不接地兩種方式的中間狀態(tài)，此種接地方式有良好的諧振過(guò)電壓及間歇性弧光接地過(guò)電壓情況的預(yù)防作用；當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)單相接地，系統(tǒng)中的接地電阻可通過(guò)其中電流實(shí)現(xiàn)零序保護(hù)的準(zhǔn)確啟用，準(zhǔn)確、及時(shí)隔離故障線路以方便工作人員維修檢查，總的來(lái)說(shuō)，此種接地方式有大電流接地的優(yōu)勢(shì)與缺陷。

另外，電網(wǎng)產(chǎn)生單相接地，系統(tǒng)仍然可根據(jù)各種電氣設(shè)備的絕緣情況靈活選擇相電壓，系統(tǒng)中的零序保護(hù)動(dòng)作的啟用也可及時(shí)將故障線路切斷以方便維護(hù)檢修。但是，若電網(wǎng)產(chǎn)生單相接地問(wèn)題，此種接地方式下的電網(wǎng)不會(huì)根據(jù)實(shí)際情況靈活判斷分析，而是直接跳閘，長(zhǎng)此以往，此種接地方式對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)正常、高效運(yùn)行產(chǎn)生了較多的不利影響；而且，單項(xiàng)故障中的系統(tǒng)接地電流較大，一旦零序保護(hù)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)動(dòng)熱穩(wěn)定就會(huì)嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，直接制約電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行；若出現(xiàn)架空線斷裂，故障線路就會(huì)與不同材質(zhì)的地面直接接觸，此時(shí)沒(méi)有繼電保護(hù)，極易造成嚴(yán)重事故。

2、10kV配網(wǎng)接地配套裝置

（1）自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)與創(chuàng)新，我國(guó)近年來(lái)推出了自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置，可更準(zhǔn)確、靈活地實(shí)現(xiàn)接地電容電流情況監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果靈活實(shí)現(xiàn)接地殘留的調(diào)整。裝置實(shí)際構(gòu)造如圖1所示。

此種裝置主要由消弧線圈、接地變壓器、阻尼電阻等部分構(gòu)成，安裝于電網(wǎng)系統(tǒng)之中，可有效控制諧振過(guò)電壓變化，最大限度避免系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的反復(fù)接地故障及相間短路問(wèn)題，在保障配電網(wǎng)線路及電器設(shè)備安全的前提下促進(jìn)配電網(wǎng)平穩(wěn)、高效運(yùn)行，進(jìn)而保障配電網(wǎng)的運(yùn)行效率與效益。

此外，此套裝置的使用也存在一些缺陷限制裝置在配電網(wǎng)中的推廣應(yīng)用：實(shí)際操作、維護(hù)方面仍然存在一些障礙，這些障礙的產(chǎn)生主要因?yàn)榇颂籽b置多項(xiàng)技術(shù)尚處于調(diào)整與改革階段，沒(méi)有廣泛的適用性；裝置用于變電站建設(shè)之外的其他方面有很多技術(shù)障礙，投資也會(huì)隨之加大；不能實(shí)現(xiàn)電感值的靈活調(diào)整。

（2）接地選線裝置

此種裝置可依照接地故障期間零序電流及電壓的特點(diǎn)相應(yīng)地選出接地線路，并將選擇結(jié)果傳送到管理部門處，為后續(xù)檢查維護(hù)工作提供依據(jù)。在接地選線過(guò)程中，裝置主要采用暫態(tài)法、諧波分量法、穩(wěn)態(tài)分量法等原理。

目前，我國(guó)配電網(wǎng)絡(luò)所用的接地選線裝置大多采用單一的原理實(shí)施工作，而上述每一種操作原理都有一定的缺陷，加之10kV配電網(wǎng)絡(luò)本身出現(xiàn)單相接地問(wèn)題后產(chǎn)生的零序電流分散而小，CT又會(huì)產(chǎn)生二次側(cè)波形畸變，嚴(yán)重影響了接地選線裝置靈活、準(zhǔn)確地運(yùn)行。可見(jiàn)，通過(guò)硬件改善及采用模式的實(shí)施提升裝置實(shí)際選線準(zhǔn)確度勢(shì)在必行。

結(jié)語(yǔ)

總之，10kV配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與改造工作應(yīng)根據(jù)線路特點(diǎn)、負(fù)荷情況靈活選擇接地方式，負(fù)荷很大的市區(qū)宜選擇中性點(diǎn)低電阻接地方式，城郊區(qū)域可選用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地等方式，農(nóng)村地區(qū)以中性點(diǎn)不接地方式為主。10kV配電網(wǎng)絡(luò)中接地環(huán)節(jié)常用的自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置與接地選線裝置各有優(yōu)劣，實(shí)際應(yīng)根據(jù)裝置特點(diǎn)及電網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行靈活選用與調(diào)整，推動(dòng)配電網(wǎng)的平穩(wěn)建設(shè)與運(yùn)行。