地鐵110kV變電站低壓側(cè)接地方式的選擇新探

石磊，溫鑫，趙栓龍

（鄭州地鐵集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000）

從目前的使用情況來(lái)看，在電力系統(tǒng)接地方式的選擇中，常用方式為小接地短路電流系統(tǒng)和大接地短路電流系統(tǒng)。2種接地方式在大接地短路電流系統(tǒng)指中性點(diǎn)直接接地，小接地短路電流系統(tǒng)指中性點(diǎn)不接地，經(jīng)消弧線圈接地。另外，還有中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，它介于兩者之間。在地鐵工程數(shù)量不斷增加的背景下，如何對(duì)接地方式進(jìn)行優(yōu)化選擇也成為非常重要的工作內(nèi)容。

1 2種接地方式的比較及選擇

1.1 供電可靠性比較

在線路正常運(yùn)行期間如果出現(xiàn)了瞬時(shí)性故障，此時(shí)采用消弧線圈接地模式的系統(tǒng)，在遇到此類(lèi)情況時(shí)，消弧線圈會(huì)暫時(shí)承擔(dān)供電系統(tǒng)的責(zé)任，為線路補(bǔ)償電流，使其保持在通路狀態(tài)，不會(huì)在故障時(shí)瞬間跳閘。而線路也會(huì)在有故障狀態(tài)下繼續(xù)保持運(yùn)行2～3小時(shí)，具備較強(qiáng)的供電可靠性。同時(shí)借助小電流接地選線裝置來(lái)完成該區(qū)域故障線路的具體位置，隨后進(jìn)行下一步的應(yīng)用處理，實(shí)現(xiàn)不斷電狀態(tài)下的故障檢修，確保地鐵工程運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性。而低電阻接地模式在應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)樗矔r(shí)間產(chǎn)生的電流量巨大，因此系統(tǒng)會(huì)直接跳閘，突然斷電后系統(tǒng)會(huì)處于緊急制動(dòng)狀態(tài)，會(huì)增加一些運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生幾率。由此可見(jiàn)，在接地方式應(yīng)用中，消弧線圈接地模式供電可靠性要高于低電阻接地模式。

1.2 系統(tǒng)絕緣配合性能

在對(duì)系統(tǒng)絕緣配合性能進(jìn)行分析時(shí)，需要明確電力系統(tǒng)在運(yùn)行期間主要包含了內(nèi)部電壓分壓和外過(guò)電壓2部分內(nèi)容。在低電阻接地模式應(yīng)用過(guò)程中，該模式會(huì)在故障發(fā)生前進(jìn)行電容電荷的分流，這樣在使用過(guò)程中也會(huì)對(duì)內(nèi)部電壓分壓起到降低的作用，從而降低了諧振電壓的出現(xiàn)。同時(shí)在應(yīng)用期間也可以對(duì)外過(guò)電壓進(jìn)行合理控制，確保系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性。而消弧線圈接地模式在使用過(guò)程中，遇到較高電壓數(shù)值后，不會(huì)對(duì)電容電荷進(jìn)行分流，這樣在使用過(guò)程中無(wú)法對(duì)內(nèi)部電壓分壓起到降低的作用，在電壓數(shù)值過(guò)大時(shí)容易出現(xiàn)諧振電壓，影響到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，在接地方式應(yīng)用中，消弧線圈接地模式絕緣配合性能要低于低電阻接地模式。

1.3 繼電保護(hù)情況

為了確保系統(tǒng)運(yùn)行期間的安全性，會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中設(shè)置繼電保護(hù)裝置，在遇到突發(fā)情況時(shí)可以及時(shí)斷電，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性。利用消弧線圈接地模式來(lái)進(jìn)行繼電保護(hù)時(shí)，如果此時(shí)出現(xiàn)了運(yùn)行故障，所產(chǎn)生的故障電流相對(duì)較小，一般都是在10A以下，隨后按照自動(dòng)調(diào)諧的方式對(duì)其進(jìn)行修正，所得到脫諧度在10%左右，而且在數(shù)據(jù)補(bǔ)償后其內(nèi)容不會(huì)超過(guò)1A，此時(shí)系統(tǒng)雖然不會(huì)出現(xiàn)跳閘的情況，但是會(huì)對(duì)外發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示工作人員針對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行檢修，以人工操作的方式來(lái)斷開(kāi)所需線路，其穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度相對(duì)較強(qiáng)。而低電阻接地模式在應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)樗矔r(shí)間產(chǎn)生的電流量巨大，因此系統(tǒng)會(huì)直接跳閘，此時(shí)系統(tǒng)也會(huì)由特定系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)整體性較強(qiáng)，但是精準(zhǔn)度相對(duì)較低。由此可見(jiàn)，在接地方式應(yīng)用中，消弧線圈接地模式精準(zhǔn)度和復(fù)雜性要高于低電阻接地模式。

1.4 中性點(diǎn)運(yùn)行情況

利用消弧線圈接地模式來(lái)進(jìn)行中性點(diǎn)運(yùn)行情況評(píng)估時(shí)，如果此時(shí)出現(xiàn)了運(yùn)行故障，所產(chǎn)生的故障電流相對(duì)較小，不會(huì)出現(xiàn)跳閘的情況，但是該接地模式在應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于電壓偏移數(shù)值有要求，即不能超過(guò)15%的系統(tǒng)相電壓值。而且在此過(guò)程中也會(huì)對(duì)脫諧度進(jìn)行合理控制，將其調(diào)控在合理范圍內(nèi)，而且消弧線圈會(huì)暫為線路補(bǔ)償電流，使其保持在通路狀態(tài)，判斷結(jié)果的精準(zhǔn)度較高。而低電阻接地模式在應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)樗矔r(shí)間產(chǎn)生的電流量巨大，因此系統(tǒng)會(huì)直接跳閘，同時(shí)系統(tǒng)不允許兩臺(tái)電阻保持并聯(lián)運(yùn)行，而且系統(tǒng)在運(yùn)行期間也不允許系統(tǒng)在失去接地點(diǎn)來(lái)保持運(yùn)行，其對(duì)于運(yùn)行要求相對(duì)較低。由此可見(jiàn)，在接地方式應(yīng)用中，消弧線圈接地模式中性點(diǎn)運(yùn)行情況的繁瑣性和要求要高于低電阻接地模式，但是具備了較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

1.5 應(yīng)用安全性比較

利用消弧線圈接地模式來(lái)維持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果此時(shí)出現(xiàn)了運(yùn)行故障，所產(chǎn)生的故障電流相對(duì)較小，可以將其控制在10A以下，甚至可以將電流控制在1A左右，這樣在使用過(guò)程中，會(huì)對(duì)脫諧度進(jìn)行合理控制，將其調(diào)控在合理范圍內(nèi)，能夠降低電位轉(zhuǎn)移電勢(shì)基礎(chǔ)情況，這樣也在很大程度上降低了結(jié)構(gòu)的接觸電壓和跨步電壓情況，使整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行期間可以維持在比較穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。而低電阻接地模式在應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)樗矔r(shí)間產(chǎn)生的電流量巨大，因此系統(tǒng)會(huì)直接跳閘，而且內(nèi)部產(chǎn)生的電流數(shù)值在400A左右，此時(shí)電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致電位轉(zhuǎn)移電勢(shì)的情況，而產(chǎn)生的危險(xiǎn)電壓也會(huì)通過(guò)外殼進(jìn)行傳遞，從而提高了人員接觸時(shí)所帶來(lái)的觸電風(fēng)險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，在接地方式應(yīng)用中，消弧線圈接地模式供電安全性要高于低電阻接地模式。

1.6 通信系統(tǒng)穩(wěn)定性

利用消弧線圈接地模式來(lái)維持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果此時(shí)出現(xiàn)了運(yùn)行故障，線圈會(huì)對(duì)線路中的電流情況進(jìn)行補(bǔ)償，但是會(huì)將運(yùn)行電流控制在1～10A，同時(shí)還可以維持正常的工作狀態(tài)，減少電位轉(zhuǎn)移電勢(shì)，在發(fā)出預(yù)警信息時(shí)，由于系統(tǒng)在運(yùn)行期間依舊保持著比較穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，因此預(yù)警信息依舊可以順利傳遞，不會(huì)帶來(lái)干擾性。而低電阻接地模式在應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)樗矔r(shí)間產(chǎn)生的電流量巨大，電流數(shù)值在400A左右，而且產(chǎn)生的較高電壓也會(huì)在系統(tǒng)外殼上進(jìn)行傳遞，使高電勢(shì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移的情況，產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)，這樣在信號(hào)傳遞過(guò)程中，會(huì)帶來(lái)較大的負(fù)面干擾，影響到信號(hào)傳遞過(guò)程的穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，在接地方式應(yīng)用中，消弧線圈接地模式穩(wěn)定性要高于低電阻接地模式。

2 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 35kV出線保護(hù)配置

在35kV出線保護(hù)配置應(yīng)用過(guò)程中，為確保系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性，需要注意以下幾點(diǎn)應(yīng)用內(nèi)容：第一，增加保護(hù)設(shè)施的應(yīng)用種類(lèi)，在具體的配置中，除了常規(guī)狀態(tài)下的電流保護(hù)裝置外，還需要在系統(tǒng)中配置光纖縱差保護(hù)體系，例如，可以使用零序電流來(lái)作為系統(tǒng)保護(hù)重要保障，而且在出現(xiàn)運(yùn)行故障之后也可以對(duì)潛在問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，從而確保系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全可靠性。第二，對(duì)于保護(hù)配置結(jié)構(gòu)材料需要在選擇期間做好綜合評(píng)價(jià)工作，從中選擇可靠性較強(qiáng)的應(yīng)用材料，做好材料質(zhì)量驗(yàn)收工作，而且在使用過(guò)程中還需要注意相應(yīng)的監(jiān)督管理工作，從而確保系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性，提高其應(yīng)用過(guò)程的可靠性。

2.2 接地變壓器保護(hù)配置

在地鐵車(chē)站運(yùn)行過(guò)程中，所采用的接線主要以Y/Δ類(lèi)型的接線，并且接線處沒(méi)有中性點(diǎn)，為了確保接地變壓器運(yùn)行過(guò)程的安全性，也需要適當(dāng)增加保護(hù)裝置，確保其應(yīng)用過(guò)程的可靠性。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)在系統(tǒng)中增加一個(gè)Z型接地變引結(jié)構(gòu)，以此來(lái)幫助系統(tǒng)引出一個(gè)中性點(diǎn)，并且將引出的中性點(diǎn)和低電阻順利關(guān)聯(lián)在一起，借此來(lái)完成低電阻接地應(yīng)用。在具體地安裝過(guò)程中，也需要做好相關(guān)內(nèi)容的客觀分析，選擇合適的接觸模式。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，可以通過(guò)將連接電纜和接地變壓器進(jìn)行連接，而且在此過(guò)程中能夠通過(guò)主變電壓來(lái)進(jìn)行引線處理，此時(shí)電流保護(hù)動(dòng)作可以和各側(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，并且關(guān)聯(lián)性動(dòng)作需要分段自投處理，借助零序電流來(lái)完成處理，從而提升系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的可靠性。

2.3 中性點(diǎn)電阻阻值的選取

除了上述提到的應(yīng)用內(nèi)容外，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中還需要注重中性電阻阻值的選取，在具體的選擇過(guò)程中，需要注重以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，做好選擇內(nèi)容的綜合性考量，在選擇電阻組織的具體情況時(shí)，需要結(jié)合目前系統(tǒng)運(yùn)行情況，結(jié)合具體的應(yīng)用情況來(lái)做出選擇，在具體的選擇過(guò)程中，傾向于電阻值較小的電阻，這樣在出現(xiàn)異常情況時(shí)所產(chǎn)生的異常電流越大，可以輔助繼電保護(hù)工作的順利運(yùn)行，確保系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性。第二，在電阻值范圍選擇中，也需要兼顧系統(tǒng)對(duì)于通信系統(tǒng)的影響性，并且也需要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行客觀考量，評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性，從而確定最為恰當(dāng)?shù)娜≈捣秶?，提升所選電阻的使用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，進(jìn)行110kV地鐵用戶站設(shè)計(jì)時(shí)，低壓側(cè)接地采用低電阻接地。采用低電阻接地以后，在35kV線路保護(hù)配置、接地變保護(hù)配置、低電阻阻值選取等方面都有不同于消弧線圈接地的特殊問(wèn)題需要加以注意。同時(shí)由于接地故障電流較大，還需要特別注意低壓35kV用戶側(cè)用電的人身安全，要注意35kV用戶側(cè)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，接觸電勢(shì)和跨步電勢(shì)的校驗(yàn)，考慮好對(duì)應(yīng)的防觸電安全措施，以提升擬建系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性。