浅谈10KV电力系统单相接地的安全防范措施

张高萍

（萍乡萍钢安源钢铁有限公司安全管理部，江西 萍乡 337000）

一、单相接地

对于一个中性点不接地的10KV电力网络来说，其单相接地电容电流已经达到了相当的程度，处在极易产生单相间歇性弧光接地的10-30A单相接地电流区间，这对于在过电压保护比较脆弱的电网，过电压发生的机率和造成的破坏也就不言而喻。因此对于如何正确认识电网的过电压现状，对过电压采取何种有效的防范措施，以确保电网电力系统的安全、可靠和稳定运行就显得尤为重要和急迫。

二、故障的分析

热电厂是电网的骨干网络之一。自从几个热电厂投产运行以来，电力系统的主接线就发生了极大的变化，同时在此期间各单位根据自身的生产需要，新增了相当数量的以电力电缆连接的电气设备，为此系统参数变化更大。近几年，发生过众多的电气事故，综合统计分析，在这些电气事故中有诸多故障均是由于单相接地（主要表现为单相弧光接地）产生过电压所致。在此笔者根据热电厂的电气事故情况，选取热电厂几起典型的事故在此分析，以引起我们高度关注和重视。

（一）故障现象

3月17日09：15分，某热电厂发出10KV母线A相接地信号，紧接着（大约几秒种）热电厂10KV母线125#电容、避雷器（Y3W-10/31.5）柜发生爆炸，相关线路速断或过流保护跳闸。经检查发现，125#柜避雷器三相有强烈弧光短路灼烧痕迹，避雷器瓷套内壁和ZnO阀片同侧有明显闪络痕迹。同时与爆炸点相连接的电气部分和10KV系统其它部分未发现明显绝缘破坏，即短路后故障点的绝缘恢复良好。

（二）故障分析

通过对上述事故的分析，可以发现它们都具有以下明显共性：

A 都是由单相接地引起。

B 发生事故前无雷电活动，设备运行状态良好。

C 单相接地的同时有明显过电压现象，接地点有电弧持续燃烧现象，接地电流较大。

D 发电机单相接地电流较大。

由此，可以分析得出造成这几起事故的原因是单相弧光接地引起过电压，其电压幅值大大超过了绝缘材料或空气绝缘间隙所能耐受的电压幅值，并在绝缘薄弱环节击穿或使过电压保护装置（避雷器）动作。

三、单相弧光接地产生的原因

从上述分析可见，单相弧光接地是威胁电力系统安全、稳定和可靠运行的最主要和最直接因素。而中性点的接地方式，直接影响到单相弧光接地的产生和限制力度。根据我国的传统设计经验，在10KV电力系统普遍采用中性点不接地方式，这是因为在早期的10KV电力网中，电力网络简单，电力电缆采用量不大，系统的单相接地电容电流并不大。而随着各电力系统的飞速发展和增容，原电力系统主接线发生了很大的变化，电力电缆的采用量急剧增加。从诸多10KV系统的运行现状和经验来看，其过电压发生的机率越来越高，由于过电压造成的事故在整个电气事故中所占的比例也越来越大。根据《电力设备过电压保护设计技术规程》和电力部、国家的有关标准和要求，对于3～10KV电力系统，当单相接地电流小于30A时，如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的3～10KV电网的接地电流小于5A时，其中性点可采用不接地运行方式。

在中性点不接地系统中，当系统发生单相接地时，单相接地电流IC等于正常时相对地电容电流ICi的3倍，即IC=3∑ICi。而正常时的相对地电容电流主要由架空线、电力电缆和主要电气设备（如发电机）组成。为说明问题，本文在此仅采用估算法对江南片区现阶段电力网络单相接地时的电容电流进行简要计算。

四、防范措施

针对电力系统发生单相接地后的现状，要解决过电压以及发电机的单相接地电流的问题，应从以下几方面着手，以提高片区电力系统在出现单相接地时的稳定性和安全性。

片区电力系统中性点目前采用的是不接地运行方式，这种方式对其本身来说虽然有它的诸多优越性，根据《电气事故处理规程》的规定，在出现单相金属性接地时，可以运行1～2h，在出现单相弧光接地时可以运行15min，这对于电力用户来说其可靠性相对较好。但是实际上一旦产生弧光接地，过电压以及大的接地电流对电气设备的损坏是迅速的，根本就没有15min的时间留给值班人员进行分析、判断和处理。实践证明片区电力系统中性点不接地的优越性与其由此造成的损失和它带来的不利因素的影响相比，这种优越性已经很难体现。结合上述的分析，中性点是否继续维持不接地方式，值得探讨。笔者认为要从根本上这类问题，中性点采用消弧线圈接地，应该不失为行之有效的措施之一。

五、结束语

综上所述， 10KV电力网络发生单相接地时的接地电流危险区域，其接地电流足以造成发电机定子铁芯大局域面积的熔化。目前中性点不接地的运行方式已不能满足安全、可靠运行的需要。同时发生单相弧光接地过电压所产生的过电压对片区电网的所带来的危害已日益加剧。因此改变片区10KV电力系统中性点的接地方式已十分必要。采用消弧线圈接地以及合理选择避雷器、加强运行维护管理对于保障片区电网的安全、稳定和可靠运行有相当积极的作用。