李海艦

（廣西送變電建設(shè)公司，廣西 南寧530031）

0 引言

目前常用的配網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式分為兩大類，一類為小電阻直接接地系統(tǒng)，另一類為不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。前者在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，會產(chǎn)生很大短路電流，不允許單相故障長期運(yùn)行；不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，產(chǎn)生接地電流不是很大，為系統(tǒng)對地電容電流，同時系統(tǒng)線電壓保持對稱，不影響用戶正常用電，所以允許單相接地點(diǎn)在系統(tǒng)中長時間運(yùn)行。對比不同區(qū)域的電力發(fā)展情況，配網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的使用方式各不相同，本文就不同接地方式的運(yùn)行情況進(jìn)行對比分析。

1 不同接地方式的原理

如主變壓器無中性點(diǎn)或中性點(diǎn)未引出，應(yīng)裝設(shè)容量相當(dāng)?shù)膶Ｓ媒拥刈儔浩?，接地電阻、消弧線圈接入接地變壓器中性點(diǎn)。

1.1 小電阻接地方式原理

中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)由接地變、接地電阻、零序互感器等組成。當(dāng)發(fā)生單相接地時，通過小電阻形成電流環(huán)路（圖1），使接地電流遠(yuǎn)大于系統(tǒng)電容電流，從而使線路保護(hù)的零序保護(hù)快速可靠動作，跳開故障線路。

圖1 小電阻接地方式等效原理圖

1.2 經(jīng)消弧線圈接地方式原理

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式由接地變、消弧線圈構(gòu)成。消弧線圈在發(fā)生單相接地時，提供感性電流，去補(bǔ)償單相接地流過接地點(diǎn)的電容電流，以此達(dá)到滅弧的效果（圖2）。選擇消弧線圈的補(bǔ)償容量時，需核算網(wǎng)區(qū)的電容電流。同時不應(yīng)將多臺消弧線圈集中安裝在一處，并應(yīng)避免網(wǎng)區(qū)僅裝一臺消弧線圈。在任何運(yùn)行方式下，大部分網(wǎng)區(qū)不得失去消弧線圈的補(bǔ)償。

圖2 經(jīng)消弧線圈接地方式等效原理圖

2 不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析

配電網(wǎng)在整個接地電容電流中含有一定成分的諧波電流，單一經(jīng)消弧線圈接地方式工作下，對接地故障時產(chǎn)生的電容電流中的諧波電流無法補(bǔ)償，不能消除弧光接地過電壓，同時在單相接地時，出現(xiàn)工頻相電壓升至線電壓。小電阻接地方式下由于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，發(fā)生單相接地故障時中性點(diǎn)不會偏移，相對地電壓不會升高，可以降低配電系統(tǒng)故障時的過電壓水平，從而保證配電系統(tǒng)電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地永久性故障后，故障電流大小與正常運(yùn)行時的電容電流相當(dāng)，線路的零序保護(hù)無法可靠動作（零序保護(hù)整定時需躲開正常運(yùn)行時的對地電容電流），一般查找故障線路采用逐條線路試?yán)侄?。而微機(jī)選線裝置需要零序電壓和零序電流進(jìn)行對比判斷，受到各方面影響大，難以正確選線。小電阻接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，通過接地電阻形成回路，流過接地點(diǎn)的零序電流增大，能可靠啟動線路零序保護(hù)，準(zhǔn)確快速切除故障線路。

單一的經(jīng)消弧線圈接地方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，產(chǎn)生接地電流不是很大，為系統(tǒng)對地電容電流，同時系統(tǒng)線電壓保持對稱，不影響用戶正常用電，所以允許單相接地點(diǎn)在系統(tǒng)中較長時間運(yùn)行，可減少系統(tǒng)停電次數(shù)；但從系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行方面考慮，受消弧線圈補(bǔ)償諧振過電壓的限制，接地點(diǎn)仍有殘流，在發(fā)生人身觸電或有人經(jīng)過接地點(diǎn)時容易發(fā)生人身傷亡事件；對于小電阻接地系統(tǒng)無論是永久性的還是瞬間性的，均會啟動線路保護(hù)跳閘，使線路的跳閘次數(shù)增加，影響用戶的正常供電。但在線路保護(hù)配置上，對線路開關(guān)重合閘進(jìn)行設(shè)定，按照零序保護(hù)的不同保護(hù)段來設(shè)置，可以區(qū)分線路發(fā)生的永久性的還是瞬間性的故障。瞬間性故障后能正確啟動重合閘，恢復(fù)送電，減少對用電戶的影響。

經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，因每個消弧線圈的補(bǔ)償能力有限，當(dāng)系統(tǒng)不斷擴(kuò)建時，會出現(xiàn)補(bǔ)償能力不足，需要安裝多個消弧線圈來滿足需求，從而增加后期投資成本；小電阻接地方式需在每個出線間隔加裝零序CT進(jìn)行保護(hù)配置，對保護(hù)設(shè)備也有要求。但從成本上來講，成熟化的保護(hù)配置成本增加不高。

通過上述分析，得出如表1所示的消弧線圈和小電阻接地方式的對比表。

表1 兩種接地方式對比

$ 設(shè)計選用原則

現(xiàn)在的配電線路包括架空線路、電纜線路及架空與電纜混合線路3種類型。經(jīng)比較，架空線路的接地故障多為瞬間故障，而電纜線路接地故障多為由自身絕緣缺陷造成的擊穿形成的接地故障。當(dāng)接地點(diǎn)在電纜時，接地電弧為封閉性電弧，電弧不易自行熄滅，所以電纜線路為主的配電網(wǎng)的單相接地故障多為永久性故障。從故障電流上說，由于電纜線路更加密集更加龐大，系統(tǒng)產(chǎn)生的電容電流比架空線路大，電容電流補(bǔ)償上更加困難，補(bǔ)償量更大。

由上文可得在最初設(shè)計時，對于城市內(nèi)或人口密集處的電纜線路，需要快速地切除各類永久性或人為性接地故障，優(yōu)先考慮使用小電阻接地方式，這樣從快速性和安全性上都能很好地滿足要求。而對于郊區(qū)上的架空線路，瞬間性接地故障多，使用經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地方式可提高供電可靠性。

4 設(shè)計選用實(shí)例

筆者參設(shè)的國外某變電站15kV側(cè)出線8回，架空按照每回25km，電纜1km長度預(yù)估，可知架空線路長度為8×25km，電纜長度8×1km。

采用小電阻接地方式，則用以下公式：（1）IN＝E?／RN（E?為相電壓，RN為接地電阻）；（2）（Id為接地電流，IC為接地電容電流，IN為中性點(diǎn)電阻電流）。按Id＝300A考慮，則由式（1）（2）推出IN＝299.3A，RN＝8 660.5／299.3＝28.9Ω。考慮裕度電阻值選取30Ω。

通常設(shè)定的繼電保護(hù)在4s內(nèi)切除故障，按4s熱穩(wěn)定電流可達(dá)15倍設(shè)備額定電流的原則，電壓E?為15kV系統(tǒng)的相電勢幅值，以平均電壓計E?＝15×1.05kV／＝9 093.5V，額定電流為：

接地變壓器容量選擇：按4s的熱穩(wěn)定條件，繞組的額定電流為短路時流過繞組的電流的1／15，則

Sr＝＝185.5kVA；選標(biāo)準(zhǔn)容量Sr＝200kVA。

5 結(jié)語

配網(wǎng)的不斷發(fā)展，對其供電可靠性、安全性的要求不斷提高，如何能在已有的設(shè)備資源配置上達(dá)到要求，如何能整合各種接地方式的優(yōu)點(diǎn)，是值得研究的。新出現(xiàn)的可控型電阻接地成套設(shè)備集成了消弧線圈和小電阻兩種接地方式的優(yōu)點(diǎn)，但其補(bǔ)償能力低，成效不穩(wěn)定。隨著數(shù)字化技術(shù)在電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，筆者認(rèn)為在配網(wǎng)不斷擴(kuò)建、不斷互聯(lián)的情況下，通過數(shù)字化進(jìn)行區(qū)域控制，將整個網(wǎng)區(qū)已有的消弧線圈、小電阻整體改造起來，達(dá)到自動控制程度，最大可能地解決彌補(bǔ)消弧線圈容量不足、接地故障難選線、跳閘率高等技術(shù)難題，如此將能實(shí)現(xiàn)在減少設(shè)備投資的前提下，使配電網(wǎng)區(qū)的供電可靠性、安全性得以提高的目標(biāo)。

［1］戈東方.電力工程電氣設(shè)計手冊：電氣一次部分［M］.北京：中國電力出版社，1989

［2］電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計總院.電力系統(tǒng)設(shè)計手冊［M］.北京：中國電力出版社，1998

［3］DL／T620—1997 交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合［S］