中山地区10 kV配电系统小电阻接地方式应用分析

陈育峰

摘 要：城市10 kV配电系统接电故障是电力系统运行的重要故障，也是供电部门一直致力消除和减低的重要研究课题。本文对中山地区10 kV配电系统的小电阻接地方式应用情况进行探讨和分析，全面阐述小电阻接地方式在该地区应用的优势及不足。

关键词：城市配网 小电阻 接地系统 应用分析

中图分类号：TM64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（a）-0053-01

中山作为珠三角西岸的主要城市，经济发展迅速，但受制于狭窄的地域条件，配电网络的规模扩张主要采用电力电缆方式。中山积极探索中性点经小电阻接地运行方式，以适应电网发展的需要。

1 中山地区主要应用的中性点接地方式介绍

中山地区10 kV配电系统目前主要使用两种中性点接地方式：中性点不接地和中性点经消弧线圈接地。

1.1 中性点不接地方式的分析

中性点不接地运行方式主要适用于以10 kV架空线路为主的供电网络。当系统发生单相金属性接地故障时，故障相的对地电压变为零，非故障相的对地电压将升高为线电压。由于线电压大小不变并对称，系统可以继续运行2个小时。

但随着配电系统不断扩大，发生单相接地故障时，故障点持续出现较大的电容电流，容易出现间歇性弧光过电压和铁磁谐振过电压，击穿设备绝缘，造成事故范围的扩大。

1.2 中性点经消弧线圈接地方式的分析

中性点经消弧线圈接地运行方式是指10 kV配电系统中性点经消弧线圈与大地连接。当系统发生单相接地故障时，消弧线圈将产生电感电流，补偿故障点的电容电流，使故障点的电流减小到能自行熄弧，防止单相接地故障发展为相间故障。

中性点经消弧线圈接地方式必须采用过补偿运行方式，但对于电缆和架空线的混合出线，消弧线圈补偿的正确性难以保证。并可能出现对地电位上升较高，损伤电力设备的绝缘的情况。

2 小电阻接地方式的分析

中性点经电阻接地运行方式，是指在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻，与系统对地电容构成并联回路，防止谐振过电压的发生。接地电阻的阻值一般较小，当发生单相接地时，流过接地点的电流约为500 A，线路保护装置将通过零序保护，切除故障线路。

2.1 小电阻接地方式的优点

目前，小电阻接地运行方式主要应用在城区变电站，该类变电站的10 kV出线以电缆为主，当出线发生接地故障时，保护将立即切除故障，最大限度保证用户的安全。它的主要优点包括以下几点。

（1）能有效降低弧光接地过电压，破坏谐振过电压的发生条件。

（2）能准确迅速判断和切除接地故障线路，缩短设备耐受过电压的时间。

（3）当接地电弧熄弧后，零序残荷将通过中性点电阻进行泄放，有效防止故障点多次燃弧、熄弧而使过电压幅值升高。

（4）线路发生单相断线时，如果掉落的导线与地面发生金属性接地，保护将动作切除电源。

（5）线路发生单相接地故障时，线路保护装置将及时跳开故障线路，无需进行人工轮切查找故障线路。

2.2 小电阻接电方式的不足之处

小电阻接电运行方式是大电流接地方式，所以故障点的电流较大，如果线路保护装置发生故障，出现动作不及时或拒动时，将使接地点及设备的绝缘受到很大的危害，可能会导致相间故障的发生。

由于小电阻接电的线路保护是由零序电流启动，当发生单相接地故障时，无论是否为永久性故障，保护都会出口跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，在一定程度上影响了用户的连续供电。

3 中山地区小电阻接地方式应用情况

2010年以来，中山对城区的主要变电站进行了小电阻接地改造，至目前已完成了110 kV长洲、富豪、库充、莲塘、安山等5个站改造工作，经过三年多时间的运行考验，目前运行情况稳定。

在进行小电阻接地系统改造之前，长洲、富豪、库充、莲塘、安山等变电站发生永久性单相接地故障7宗，通过检查发现故障点后处理并恢复送电，对用户造成一定影响。小电阻接地系统投运后的三年内，以上5个变电站共发生24宗单相接地故障（瞬时接地故障10宗，永久性接地14宗），其中瞬时接地故障重合闸成功，未对用户供电造成影响，永久性单相接地故障跳闸后切除故障，并经检修恢复送电。

改造前后的数据对比表明，发生单相、瞬间故障时，小电阻接地系统方式下的保护动作于跳闸，然后重合成功。当发生永久性单相接地故障时，消弧线圈接地方式可带故障运行一定时间，能利用这段时间预先通知用户准备停电，而小电阻接地方式则为即时跳闸。这两种接地方式最终都需要对线路进行停电检修，对用户供电造成影响。但随着中山地区配电系统的环网双电源升级改造，网架结构已逐步得到加强，辅以配网自动化工程的实施，系统已不再需要依靠带接地故障运行来提高供电可靠性。

4 中山地区小电阻接地运行方式评价

4.1 小地阻接地系统的运行操作要求

（1）转换中性点不接地方式运行时，须经上级运行部门核对。

（2）为限制单相接地电流，原则上不允许两台及以上的小电阻接地装置并列运行。但当两段或以上不同接地系统的10 kV母线并列时，采用两段或以上母线共用一套接地装置的形式。

（3）如果一套接地装置因检修或试验需要退出，允许两段母线共用一套接地装置。

4.2 对供电可靠性的影响

（1）绝缘事故的降低，对供电可靠性的间接提高降低了母线绝缘故障的概率。

（2）可投入自动重合闸减少停电时间，不影响用户的停电时间。

（3）在零序网络中接入电阻，有效消除PT谐振过电压。

（4）小电阻成套装置的设计、施工、安装简单。无需配置选线装置，减少了日常停电维护工作。

4.3 采用的保护方式

中性点经低电阻接地改造后，10 kV线路保护可设置合理的跳闸时限，配合上一级的保护，缩窄故障停电范围。当单相或瞬间故障消除后，通过线路重合闸恢复供电，具体设置要求包括以下几点。

（1）线路零序电流互感器作为单相接地的主保护，作用于跳闸。

（2）保护整定值躲过本段线路的电容电流。

（3）以10 kV母线电压互感器的开口三角3U0作为接地信号。

（4）线路零序CT分别套在三相电缆上，避免CT饱和造成不平衡电流。

5 结语

由于中山城区10 kV配电线路以电缆为主，线路的对地电容电流大，传统配置消弧线圈的运行方式存在补偿容量不足、转换操作不灵活的等劣势。中性点经低电阻接地方式能从根本上消除谐振过电压的现象，确保电网安全和供电可靠性。

（致谢）在论文写作期间，我得到了中山供电局调度控制中心有关领导的精心指导，并得到他们对本文的修改提供的宝贵意见，使我顺利完稿。在此，我要对每一位曾在我论文写作过程给予帮助的人表示衷心的感谢。

参考文献

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