陳建東

(國網(wǎng)浙江諸暨市供電公司東白電力設計有限公司，浙江 紹興 311800)

0.4 kV變電站接地故障預防及其保護接地設計

陳建東

(國網(wǎng)浙江諸暨市供電公司東白電力設計有限公司，浙江 紹興 311800)

首先介紹了0.4 kV變電站系統(tǒng)接地情況以及發(fā)生單相接地故障的原因，進而闡述了單相接地故障的預防措施，最后分析了0.4 kV變電站的保護接地設計。

0.4 kV變電站；接地故障；預防措施；保護接地

0 引言

0.4 kV變電站的系統(tǒng)接地就是其電源中性點的接地，系統(tǒng)接地能夠有效降低系統(tǒng)對地絕緣的要求，這是由于系統(tǒng)接地能夠給配電系統(tǒng)提供一個參考電位。0.4 kV變電站的保護接地是指各種電氣設備外露導電部分的接地。大地是高壓線路發(fā)生故障時故障電流返回高壓電源的通路，保護接地的作用是在低壓配電線路發(fā)生接地故障時為其電源返回提供一個通路，從而降低電氣裝置的對地電壓和接觸電壓。0.4 kV變電站的系統(tǒng)接地與保護接地關(guān)乎運行人員的人身安全和電氣設備的安全，必須予以足夠重視[1]。

1 0.4 kV變電站單相接地故障分析

目前，我國供電系統(tǒng)普遍采用10 kV電壓等級，其一般采用電源中性點不接地運行方式，這在一定程度上提高了供電可能性，由于供電電源中性點不接地，三相對地電容電流在運行時能夠保持平衡，使得三相對地電壓均為相電壓。接地相對地電壓等于0的情況下，未接地兩相對地電容電流的向量同接地故障相一致。

0.4 kV變電站變壓器需要采取保護接地措施，高壓開關(guān)柜等電氣設備外露導電部分也需要同時進行保護接地。當保護接地線上的對地電壓升高時，接地故障電容電流從故障點經(jīng)大地由線路流向電源。0.4 kV變電站接地電阻有嚴格規(guī)定，統(tǒng)一為4 Ω，若電容電流等于10 A，電壓將升高到40 V。當單相接地故障電流超過10 A時，保護接地線上的對地電壓就有升高趨勢，一旦超過安全電壓，人身安全就難以得到保障。

2 單相接地故障預防措施

2.1 選擇合適的變壓器容量

選擇合適的變壓器容量能夠有效避免故障。變壓器短時過負荷允許時間是在選擇變壓器容量時需要重點考慮的。瞬間啟動的最大電流應該在變壓器可以承受的范圍內(nèi)，單臺大功率用電設備啟動電流要遠遠超過額定電流，通常為額定電流的6～7倍。筆者在對眾多資料進行調(diào)查分析后做出表1，對油浸式變壓器和干式變壓器的過負荷能力進行比較分析。

表1數(shù)據(jù)表明，油浸式變壓器的過負荷能力要遠遠高于干式變壓器的過負荷能力。所以，在選擇變壓器的時候要充分考慮容量要求，對多種變壓器的過負荷能力進行對比，最后選取合適容量的變壓器。

2.2 減小0.4 kV變電站的接地電阻

要想減小單相接地故障所造成的危害，可以合理地減小0.4 kV變電站的接地電阻。0.4 kV變電站系統(tǒng)一般是設置在建筑物的內(nèi)部，并與低壓系統(tǒng)共用接地，這就使得接地電阻能夠達到1 Ω，從而大大降低故障發(fā)生的概率。

表1 油浸式變壓器和干式變壓器的過負荷能力對比

2.3 設計好0.4 kV變電站的單相接地保護

單相接地保護設計合理的話，能夠在一定程度上將單相接地保護跳閘的靈敏度及可靠性提升一個檔次，從而有效控制單相接地故障的危害。這需要當?shù)毓╇姴块T的配合，積極提出改進方法。進行單相接地保護設計的時候要嚴格按照有關(guān)電氣設計規(guī)范來進行，這樣才能設計好0.4 kV變電站的單相接地保護，減少故障危害情況的發(fā)生[2]。

2.4 保證跳閘的可靠性

隨著0.4 kV供電系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，單相接地故障的發(fā)生在所難免，故障發(fā)生時的故障電流非常大，這個時候就必須采取跳閘的方式將故障迅速切除。將0.4 kV供電系統(tǒng)改為電源中性點經(jīng)小電阻接地的方式，能夠大大提升單相接地保護跳閘的可靠性。

3 0.4 kV變電站的保護接地設計

在0.4 kV變電站規(guī)模不是很大的時候，單相接地保護的設計可以忽略掉，可以采用電壓互感器與接地監(jiān)視裝置來進行單相接地報警，從而起到接地保護的作用。在0.4 kV變電站規(guī)模較大的時候，除了可以設計電壓互感器與接地監(jiān)視裝置進行單相接地報警外，在電源進線處安裝零序電流互感器也是一種常見的辦法，變電站綜合自動化電源進線的保護裝置一定要選擇具有小電流接地選線功能的產(chǎn)品。在發(fā)生單相接地故障時，就可以及時地檢測出來，從而使工作人員能夠根據(jù)檢測結(jié)果制定合理的解決方案[3]。

規(guī)模較大的0.4 kV變電站要嚴格按照相關(guān)標準和規(guī)范來進行接地保護設計，選擇零序電流互感器要考慮到其最大不平衡負荷電流的情況，這樣才能在實際應用中減少偏差。零序電流互感器在安裝過程中出現(xiàn)問題時，可以選擇用三相電流互感器的二次側(cè)中性線采集零序電流的方式來解決。在相關(guān)規(guī)范中，明確指出高壓側(cè)三相過電流保護、安裝于低壓側(cè)中性線上的零序電流互感器以及安裝于低壓側(cè)的三相電流互感器都可以起到保護接地的作用。

一般0.4 kV變電站發(fā)生單相接地故障的地方都末端干線。在故障發(fā)生時，為防止對于故障的感知度不夠靈敏，接地保護設施可以采用安裝于變壓器低壓側(cè)中性線上的零序電流互感器來完成。

4 結(jié)語

0.4 kV變電站系統(tǒng)接地與保護接地關(guān)系到電氣設備的安全運行和工作人員的人身安全，在進行變電站安裝時一定要保持嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，切不可掉以輕心。在設計0.4 kV變電站系統(tǒng)接地與保護接地時要嚴格按照相關(guān)的標準和規(guī)范進行，在實際操作中要根據(jù)當?shù)貙嶋H情況來進行設計和安裝，一旦發(fā)現(xiàn)問題需及時上報上級主管部門，并予以及時解決。

[1] 黃劍勇，李英武.10/0.4 kV變電站系統(tǒng)接地與保護接地的探討[J].建筑電氣，2009(6)

[2] 陶麗.10/0.4 kV變電站單相接地故障產(chǎn)生的危害與保護接地措施探討[J].科學時代，2013(10)

[3] 李晨明，段明海，楊紅梅，等.0.4 kV配電室進線保護回路的優(yōu)化方案[J].低壓電器，2013(12)

2014-07-25

陳建東(1971—)，男，浙江諸暨人，工程師，研究方向：電力工程技術(shù)。