10kV配網(wǎng)中性點(diǎn)小電阻接地技術(shù)與應(yīng)用

【摘要】隨著國(guó)家對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的改造升級(jí)，大量新型設(shè)備的使用和電量的增加，選擇一種安全有效的接地裝置，降低配電網(wǎng)接地電流對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的干擾，對(duì)保障配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行有重要意義。本文主要對(duì)10kv配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地原理進(jìn)行了分析，對(duì)它的優(yōu)點(diǎn)和存在的不足進(jìn)行探討，以便更好地推廣10KV配網(wǎng)中性點(diǎn)小電阻接地技術(shù)應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)；小電阻；技術(shù)；應(yīng)用

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)和配電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，小電阻接地方式因?yàn)槟芸焖贉?zhǔn)確切斷配電網(wǎng)故障路線(xiàn)，縮短了配電網(wǎng)故障排除的時(shí)間，提高了供電的安全性和可靠性，避免了10KV配電網(wǎng)系統(tǒng)因單相接地造成的電壓升高導(dǎo)致供電設(shè)備損壞，容易造成的人身觸電事故的發(fā)生，因此，該項(xiàng)技術(shù)受到電力部門(mén)的大力推廣和應(yīng)用。

一、10KV中性點(diǎn)小電阻的原理和優(yōu)勢(shì)

目前，我國(guó)電力系統(tǒng)主要有中性點(diǎn)直接接地方式和中性點(diǎn)不直接接線(xiàn)方式。110KV以上主要采取中性點(diǎn)直接接地方式，直接接地系統(tǒng)短路電流大，繼電保護(hù)容易發(fā)現(xiàn)和隔離故障。10kV—66KV配電網(wǎng)均采取不直接接地方式，主要包括中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地（又稱(chēng)諧振接地）、中性點(diǎn)電阻接地、中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地等，農(nóng)村10kV配電網(wǎng)以架空線(xiàn)為主，城區(qū)大部分采用電纜敷設(shè)方式，10kV配電系統(tǒng)常采用不接地系統(tǒng)。單相接地故障長(zhǎng)時(shí)間不消除不僅威脅到設(shè)備的安全運(yùn)行，而且容易造成電路的安全隱患（單相接地后引起中性點(diǎn)偏移，導(dǎo)致其它二相電壓偏高），因此，10KV配電網(wǎng)一般都采用中性點(diǎn)小電阻接地方式。北京、上海、天津、廣州、深圳等大城市目前全部都采用這種方式。配電網(wǎng)中性點(diǎn)小電阻接地方式由接地變、小電阻構(gòu)成。因主變10 kV 側(cè)為三角接線(xiàn)，需通過(guò)接地變提供系統(tǒng)中性點(diǎn)。接地變壓器容量的選擇應(yīng)與中性點(diǎn)電阻的選擇相配套，中性點(diǎn)接地電阻接入接地變壓器中性點(diǎn)。接地變一般采用Z 型接地變，即將三相鐵心每個(gè)芯柱上的繞組平均分為兩段，兩段繞組極性相反，三相繞組按Z形連接法接成星型接線(xiàn)。其最大的特點(diǎn)在于，變電站中性點(diǎn)接地電阻系統(tǒng)由接地變、接地電阻、零序互感器（有的配有中性點(diǎn)接地電阻器監(jiān)測(cè)裝置）等組成。

1、10KV中性點(diǎn)小電阻系統(tǒng)可及時(shí)調(diào)節(jié)電壓。在配電網(wǎng)的整個(gè)接地電容電流中，含有5次諧波電流，所占比例高達(dá)5%～15%，消弧線(xiàn)圈在電網(wǎng)50Hz的工作環(huán)境下，對(duì)于5%～15%的接地點(diǎn)的諧波電流值受到影響，低于這個(gè)數(shù)值，不能正常運(yùn)行。而通過(guò)小電阻的接地方式卻能保持諧波電流值數(shù)值不變，保障電力系統(tǒng)輸出的設(shè)備有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、及時(shí)消除安全隱患。在配電網(wǎng)中，當(dāng)接地電流量增加的時(shí)候電壓不穩(wěn)，或者發(fā)生短路等線(xiàn)路故障以后，小電阻系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)程序，立即切斷故障線(xiàn)路，消除由于單相接地可能造成的人身安全隱患，同時(shí)也能夠讓電力工作人員快速排查線(xiàn)路故障問(wèn)題，及時(shí)恢復(fù)供電。

3、增加供電的可靠性。目前，我們國(guó)家的電纜材質(zhì)主要由銅芯，鋁芯，當(dāng)電纜線(xiàn)路接地時(shí)，接地殘流大，電弧不容易自行熄滅，所以電纜配電網(wǎng)的單相接受地故障難以消除的。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的系統(tǒng)為小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地永久性故障后，接地故障點(diǎn)的查找困難，單相接地故障點(diǎn)所在線(xiàn)路的檢出，一般采用試?yán)拥厥侄?。在試?yán)^(guò)程中，如果不及時(shí)檢出故障所在路線(xiàn)，故障電弧不容易自行熄滅，容易擴(kuò)大為相間短路。而小電阻接地方式可準(zhǔn)確快速切除故障線(xiàn)路，提高了供電可靠性。

二、10kV配網(wǎng)中性點(diǎn)小電阻接地技術(shù)存在的問(wèn)題

1、如今，隨著城市配電網(wǎng)電纜化率的提高，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，導(dǎo)致通信質(zhì)量受到影響，電路短路不能及時(shí)自熄，只能靠切斷電源；在實(shí)際操作中，由于電纜的長(zhǎng)度不確定，設(shè)計(jì)過(guò)程中，很難精確算出電纜的相關(guān)參數(shù)，容易引起誤差，給電力部門(mén)的工作帶來(lái)困難。。

2、目前由于技術(shù)的缺失，電力系統(tǒng)缺乏對(duì)單相接地故障的控制能力。常常會(huì)擴(kuò)大為相間短路，消弧線(xiàn)圈接入系統(tǒng)受到限制，如果發(fā)生單相接地故障，弧光燃燒引起過(guò)電壓，會(huì)造成電力設(shè)備的絕緣材料損壞，或者開(kāi)關(guān)柜損壞，電纜絕緣體被擊穿，發(fā)生漏電的事故，稍不注意，容易發(fā)生人身觸電的事故，由于電力系統(tǒng)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，如果不能及時(shí)切斷電源，觸電人員無(wú)法自救，長(zhǎng)時(shí)間接受漏電流，難免發(fā)生人員傷亡的事故。

三、10kV配網(wǎng)中性點(diǎn)小電阻接地技術(shù)應(yīng)用

1、降低電壓。系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓水平隨著IR 增加而降低（IR為單相接地故障情況下流過(guò)中性點(diǎn)電阻的額定電流）。但當(dāng)IR>4IC以后，降低過(guò)電壓的作用已不明顯且經(jīng)濟(jì)投資相對(duì)提高。因此從降低系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓水平及兩段母線(xiàn)并列運(yùn)行時(shí)共用1臺(tái)中性點(diǎn)電阻器來(lái)考慮，選配IR≈K×2×2IC（每段母線(xiàn)電容電流約為50A），K為考慮系統(tǒng)以后發(fā)展的裕度系數(shù)，取1～1.5。因此取單相接地故障時(shí)流過(guò)中性點(diǎn)電阻的額定電流為400 A。

2、加強(qiáng)繼電的靈敏度。如果中性點(diǎn)小電阻接地過(guò)度電阻，繼電的靈敏度便會(huì)降低，因此，從保護(hù)繼電靈敏度的角度出發(fā)。電阻值越大，流過(guò)的電阻的電流反而越小，對(duì)繼電的輸入量則越好。按照正常的電力要求，單相接地故障電流遠(yuǎn)大于每條線(xiàn)路的對(duì)地電容電流，一般都能滿(mǎn)足零序保護(hù)的靈敏度要求。因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要考慮這兩方面的影響，選擇較大的電阻電流。

3、提高通信質(zhì)量。我國(guó)電力部門(mén)的相關(guān)協(xié)議規(guī)定，在通信電纜與大地間未裝放電間隙時(shí)，危險(xiǎn)影響電壓不得大于430V，對(duì)高可靠線(xiàn)路要求不大于630V。因此，從這一方面考慮，為了保證通信質(zhì)量，電流通過(guò)電阻一定是適中，不能讓電流量過(guò)大。城市配電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中，結(jié)合自己本地的發(fā)展情況，人口經(jīng)濟(jì)密度，選擇合適的電阻，可以從上海廣州北京等大城市取經(jīng)，如上海電網(wǎng)取1000A（6Ω），廣州、深圳、廈門(mén)等取400A（15Ω），這些城市的電阻已經(jīng)運(yùn)行十多年了，在輸出過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)對(duì)通訊線(xiàn)路造成不良影響的記錄。

4、保障人身安全。流經(jīng)接地體的電流越大，容易引起的故障概率就越高，因此，在設(shè)定中性點(diǎn)接地電阻的電流額度一定要越小越好，以免造成跨步電壓，電勢(shì)值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，電阻電流的跨步電壓和接觸電勢(shì)選擇在1000A下，因此選擇400A的電阻額度對(duì)人身是沒(méi)有危害的。根據(jù)電力部門(mén)的相關(guān)規(guī)定，超過(guò)10A的故障電流，必須立即切除故障，不能讓電纜持續(xù)運(yùn)行。因此，在設(shè)計(jì)電阻額度的時(shí)候，一定要選擇電路的承受力度，以及電壓的額度，減少故障發(fā)生的概率。

5、開(kāi)發(fā)新的技術(shù)產(chǎn)品。目前我們的電力設(shè)備仍然有許多不完善的地方，需要我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)新技術(shù)，滿(mǎn)足我國(guó)配電網(wǎng)現(xiàn)有的多中性點(diǎn)接地方式的技術(shù)，使之適應(yīng)城市開(kāi)發(fā)配網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展，滿(mǎn)足新型接地方式的小型化、實(shí)用性、安全性更高的需求，又要滿(mǎn)足相關(guān)電力產(chǎn)品的需求。近幾年，通信技術(shù)的快速發(fā)展，有些10KV配電網(wǎng)的電線(xiàn)路改造已經(jīng)有自動(dòng)化建設(shè)，一些已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。相信在未來(lái)的時(shí)間里，隨著科技的進(jìn)步，這一問(wèn)題也將得到徹底解決。

結(jié)語(yǔ)

希望電力部門(mén)在大力發(fā)展通信業(yè)務(wù)的時(shí)候，能夠充分結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)情況和社會(huì)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的發(fā)展水平、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，因地制宜選擇電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，不僅能提高電力工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。配電網(wǎng)中性點(diǎn)小電阻接地系統(tǒng)可有效解決不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)的問(wèn)題，提高電網(wǎng)供電的可靠性，保證用電設(shè)備的安全運(yùn)行。

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