淺析10kV配電網(wǎng)中電阻接地設計

劉凱

【摘 要】本文主要探討了10kV 配電網(wǎng)的電阻接地設計問題，在我國目前 10kV 配電網(wǎng)主要采取三種方式進行接地，包括：中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地以及中性點經(jīng)電阻接地，這三種接地方式各有優(yōu)缺點，適用范圍各不相同。除了介紹主要接地方式外，本文還就接地實踐中應該注意的事項進行了分析，提出了有效建議。

【關(guān)鍵詞】10kV配電網(wǎng)；電阻；接地設計；中性點

引言

配電網(wǎng)主要包含了中性點接地的電網(wǎng)、不接地的電網(wǎng)以及消弧線圈接地的電網(wǎng)。配電網(wǎng)中性點的接地方式選擇和單相接地故障時經(jīng)過故障點的接地電容電流存在一定的關(guān)系，因為該電容電流超前電壓90。當接地的電容電流于第一個半波熄弧時，此時，故障點上的電壓就是相應的峰值，如果接地的電容電流非常大，空氣游離的情況較嚴重，則電壓極易重新?lián)舸┕收宵c，那么，故障點電弧就會多次重燃，從而引發(fā)電網(wǎng)電壓的振蕩，對電氣設備的安全穩(wěn)定的運行帶來很大的影響。對于不接地或者是消弧線圈接地的電網(wǎng)來說，線路出現(xiàn)單相接地的故障時，是不可瞬間跳閘的，通常是允許產(chǎn)生故障之后再進行二個小時的運行，從而對故障進行尋找與處理，本身的供電可靠性相對較高。但也存在一定的缺陷，比如操作過電壓的水平較高、容易產(chǎn)生諧振過電壓以及氧化鋅避雷器事故率相對較高等問題。

1.中性點電阻接地的特征

中電阻的接地方式具備了如下的特征：（1）單相接地可以直接跳閘。中性點通過電阻接地的 10kV 配網(wǎng)，如果發(fā)生單相接地的故障時，可準確的對其進行判斷并快速對故障線路進行切除。（2）有效消除不同的諧振過電壓。中性點電阻可認為是在諧振回路系統(tǒng)對地電容兩端并聯(lián)的阻尼電阻，因為電阻阻尼的原因，所以可以對系統(tǒng)諧振過電壓的作用進行消除。電阻值越小，消除諧振的效果相對就會越好。（3）可以降低過電壓以及工頻過電壓，對弧光接地過電壓進行有效的限制。對中性點電阻值進行適當?shù)倪x擇，可將過電壓的倍數(shù)控制在一定的范圍之內(nèi)。（4）對于降低設備絕緣的水平以及提高系統(tǒng)的安全水平是非常有利的，從而減少工程的投資。中電阻接地系統(tǒng)的電氣設備所承受的過電壓數(shù)值相對較低，并且時間較短，因此，可對設備的絕緣水平進行適當?shù)慕档?，達到節(jié)約設備投資的目的，如此也具有較為顯著的經(jīng)濟效益。（5）對無間歇金屬氧化物避雷器的運行工況進行了相應的改善。在中電阻接地的系統(tǒng)中，無間歇金屬氧化物避雷器是不能長時間的承受非常高的工頻過電壓的作用，這樣做的目的是減少了其由于通流容量不足或者是加速老化而發(fā)生爆炸的幾率。

2.中性點電阻接地的方式

2.1中性點直接接地的方式

從經(jīng)濟的角度考慮，中性點直接接地的方式是投資最小的一種接地方式，主要是因為：

（1）系統(tǒng)的過電壓相對較低，可采取保護特性較優(yōu)的閥型避雷器，可適當取低設備的絕緣水平。（2）不需附加的接地設備。（3）在高于110kV的電力系統(tǒng)中，可采取分級絕緣的電力變壓器。

然而，此種系統(tǒng)中，所有故障均可引起斷路器的跳閘，且單相接地的電流是非常大的，優(yōu)越性將超過三相的短路電流。所以，這是會影響對斷路器遮斷能力的相應選擇。此外，接地電流過大也存在一定的問題，會嚴重燒壞導體或者是對通信系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生影響。

2.2中性點經(jīng)電抗接地的方式

此種方式的主要目的就是減小單相接地的電流。經(jīng)電抗接地是介于直接接地以及經(jīng)消弧線圈接地兩者間的中間接地方式，從X0/X1﹥3開始，直到電抗離消弧線圈的電抗值最近時方可結(jié)束，這些都屬于電抗接地的范圍。中性點通過電抗之后，接地的電流降低，但是中性點的位移開始變大，電弧接地過電壓的倍數(shù)也開始變大，一直到電抗值是消弧線圈電抗值的1/3左右為止；當電抗超過一定值時，過電壓反而呈現(xiàn)減小的趨勢，并在諧振時減到最小，如電抗值再進一步增大，又會引發(fā)較高的過電壓。

此種接地的方式不僅存在三種方式都存在的主要缺點。而且接地裝置的投資較高，因此，此種接地方式還不能被廣泛的使用。

2.3中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式

此種接地方式的電網(wǎng)又可以稱作是補償接地的電網(wǎng)系統(tǒng)。此種系統(tǒng)中，使用消弧線圈的目的主要是對電網(wǎng)中的接地電容電流進行補償或者是中和，經(jīng)消弧線圈的接地系統(tǒng)，單相接地的電流經(jīng)過補償或者是中和后，可以達到非常小的數(shù)值。所以，通常來說，接地電弧不可以維持，并且在電力經(jīng)過零點將電弧熄滅之后，消弧線圈的存在還可對故障相電壓的恢復速度進行適當?shù)臏p小，從而降低了電弧重燃的幾率。正因如此，單相接地的故障也會相應的消除。使用消弧線圈，不僅能大大減小單相接地故障所引發(fā)的停電事故，還可使發(fā)生短路故障的次數(shù)大大減少。但該系統(tǒng)的缺陷之處在于，補償電網(wǎng)的運行相對較復雜，接地投資相對較高。

3 .10kV 配網(wǎng)接地設計的注意事項

第一，對于 10kV 配網(wǎng)中性點電阻的接地系統(tǒng)中，要著重考慮設計應和運行、保護整定以及安裝調(diào)試等各個環(huán)節(jié)要互相協(xié)調(diào)配合，從而確保安裝調(diào)試以及保護整定值的正確性、合理性，嚴禁不帶保護或者是斷開接地系統(tǒng)的零序保護跳閘進行出口回路的運行，從而防止故障的擴大或者是燒毀接地的變壓器。第二，采用中電阻接地的方式，可以顯著降低操作過電壓以及工頻過電壓的水平，限制了弧光接地過電壓或者減少了不同諧振過電壓，所以，系統(tǒng)中不須加入另外的消弧消諧裝置，從而避免了不可預料的情形。在工程實踐的過程中會發(fā)生這樣的案例，比如：某大型電子企業(yè)進行專用變電站的建設，考慮 10kV 配網(wǎng)主要使用的是電纜，單相接地的電容電流相對較大，10kV 中性點使用中電阻的接地方式，用戶側(cè) 10kV 變電站的設計單位沒有調(diào)查 10kV 系統(tǒng)的相應接地方式，在用戶側(cè) 10kV的變電站便安置了自動消弧消諧的裝置，由于一次的施工不當破壞了電纜的絕緣層，引起了單相接地的故障，不僅引起了故障線路開關(guān)的跳閘，還造成了其余幾條非故障線路開關(guān)的跳閘，將事故范圍擴大了；產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是：自動消弧消諧裝置在檢測到系統(tǒng)中存在單相接地故障時，其真空接觸器開始工作，自動地將用戶端故障相的母線轉(zhuǎn)換成金屬性接地，引起了金屬性同相多線路單相接地的故障，因為 10kV 采用的是中電阻接地的系統(tǒng)，在產(chǎn)生單相接地故障之后就會引起直接跳閘。所以，不僅是故障線路的開關(guān)跳閘，正常線路的開關(guān)也會跳閘，將事故的范圍擴大化。第三，欲安全運行10kV 配電網(wǎng)的漏電保護器，一套有效的管理制度以及措施是必不可少的。不僅要定期的維護，還須定期測試漏電保護器的動作特性，并做好相關(guān)的檢測記錄，并和安裝初始時的數(shù)值進行相應的比較，對質(zhì)量變化進行判斷。在使用的過程中，須根據(jù)使用說明書規(guī)范使用漏電保護器，并定期進行檢查。檢查的過程中須注意，不能長時間操作試驗按鈕，通常是以點動為準。漏電保護器在使用的過程中發(fā)生跳閘的情形，經(jīng)檢查不是開關(guān)動作的原因，此時是可以進行一次試送電的，若再次發(fā)生跳閘，須查明原因，排除故障，嚴禁強行送電。10kV 配電網(wǎng)漏電保護器若損壞，須立即進行檢查或者是更換。若漏電保護器產(chǎn)生誤動作或者是拒動作，則可能是因為漏電保護器本身或者是線路，遇事須具體情況具體分析，嚴禁私自對漏電保護器的內(nèi)部器件進行拆卸以及調(diào)整。

4.結(jié)束語

目前，10kV配網(wǎng)中性點電阻接地設計的經(jīng)驗相對不足，設計和運行、保護整定以及安裝調(diào)試等協(xié)調(diào)配合性還達不到相應的要求，這就要求在設計的過程中，確保安裝調(diào)試以及保護整定值的正確、合理，逐漸達到各個環(huán)節(jié)的默契配合。希望通過本文的介紹，可以為同行間的交流提供參考。

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