接地技术在10kV电力工程中的应用浅析

陈　海

[摘要]10kV配电网是基础电力系统中的一个重要环节。配电网接地方式和安全运行直接关系到电力系统的安全和稳定。正确选择配电网接地方式的重要性以及如何不断开发新型接地装置并应用于配电网接地系统，是当今10kV配电网接地技术应用研究的一个重要课题。

[关键词]接地技术；10kV电力工程；中性点不接地

[作者简介]陈海，广东电网梅州兴宁供电局，广东梅州，514500

[中图分类号]TM645

[文献标识码]A

[文章编号]1007-7723(2009)09-0161-0002

配电网是电力系统的一个重要环节，由配电设备及配电线路按一定的接线方式所组成，它主要担负着从电力系统取得电能，发挥其交换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济地接到每一个用电设备的任务，对电网的安全和经济运行起着重要的作用。但是随着配电系统的扩大，单相接地故障增多，线路断路器经常跳闸，造成频繁的停电事故。根据现行10kV电网运行资料统计，配电网的事故约占电网总事故的90％。在这种情况下发生单相接地故障时，接地电容电流故障点形成的电弧不能自行熄灭，同时间歇电弧产生的过电压往往又使事故扩大，显著地降低了电力系统的运行可靠性。而配电网接地方式是防止系统事故的一项重要应用技术，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰及接地装置等有着密切的关系。

一、配电网接地方式的选择

(一)中性点不接地方式的选择

中性点不接地方式是指中性点没有人为与大地连接。事实上，这样的配电网是通过电网对地电容接地。当中性点不接地的系统中发生一相接地时，接在相间电压上的受电器的供电并未遭到破坏，它们可以继续运行，但是这种电网长期在一相接地的状态下运行也是不能允许的。因为这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，引起两相接地短路，将严重地损坏电气设备。所以，在中性点不接地电网中，必须设专门的监察装置，以便运行人员及时地发现一相接地故障，从而切除电网中的故障部分。在中性点不接地系统中，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧就很难自行熄灭。在接地处还可能出现所谓间隙电弧，即周期地熄灭与重燃的电弧。

(二)中性点谐振接地方式

中性点谐振接地方式是指配电网一个或多个中性点经消弧线圈与大地连接，消弧线圈的稳态工频感性电流对电网稳态工频容性电流调谐，故称谐振接地。当一相接地电容电流超过了上述的允许值时，可以用中性点经消弧线圈接地的方法来解决。消弧线圈主要有带气隙的铁芯和套在铁芯上的绕组组成，它们被放在充满变压器油的油箱内。绕组的电阻很小，电抗很大。消弧线圈的电感，可用改变接入绕组的匝数加以调节。显然，在正常的运行状态下，由于系统中性点的电压三相不对称电压数值很小，所以通过消弧线圈的电流也很小。采用过补偿方式，即使系统的电容电流突然减少也不会引起谐振，而是离谐振点更远。在中性点经消弧线圈接地的系统中，一相接地和中性点不接地系统一样，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高至万倍，三相线电压仍然保持对称和大小不变，所以也允许暂时运行，但不得超过两小时。

(三)中性点电阻接地方式

中性点电阻接地方式是指配电网中至少有一个中性点接入电阻，中性点经电阻接地。按限制接地故障电流大小的要求不同，分高、中、低值电阻接地方式。当中性点电阻接地的系统中发生一相接地时，健全相电压不升高或升幅较小，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择，接地时由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有较好的灵敏度，可以比较容易检出接地线路。由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生。当发生单相接地故障时，无论是永久性的还是非永久性的，均会导致跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，严重影响了用户的正常用电，使供电的可靠性下降。

(四)中性点直接接地方式

中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发生一相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电流的数值最大，因而应立即启动继电保护动作，将故障部分切除。

中性点直接接地或经过电抗器接地系统，在发生一相接地故障时，故障的送电线被切断，因而使用户的供电中断。运行经验表明，在10kV以上的电网中，大多数的一相接地故障，尤其是架空送电线路的一相接地故障大都具有瞬时的性质，在故障部分切除以后，接地处的绝缘可能迅速恢复，而送电线路可以立即恢复工作。

二、影响配电网接地方式选择的因素

(一)供电的可靠性

供电可靠性是国家对电网的考核指标，可是我国10kV配电网的基本情况是：装备水平普遍不高，系统备用容量不足，而且自动化和管理水平较差等。电力系统的运行经验表明，单相接地故障绝大多数是瞬间性的，特别是架空线路电网，只要是小电流接地系统，便无需继电保护和断路器动作，在系统和用户几乎无感觉的情况下，接地电弧便可瞬间自动熄灭，系统可以保持连续供电；而对于极少数的永久单相接地故障，可以允许电网在一定时间内带故障运行。低电阻接地方式与配电网中性点不接地或谐振接地不同，不论单相接地故障是瞬间，还是永久性的，都必须自动切除故障线路。

(二)设备的安全性

接地方式与置于网络中的各类电气设备安全密切相关。是否引起电气设备故障或火灾，直接与通过接地点的故障电流大小有关。对中性点不接地系统，其系统的相地间短路通过相关导体的对地电容形成通路，其总电流值等于非故障线路导体对地电容电流的总和。对谐振接地系统，其中性点通过消弧线圈接地，其感抗值与输电线路的对地电容的容抗值相等或差值甚小，线路对地间的分布电容电流消弧线圈产生的电感电流来补偿，从而使电弧很小或熄灭。对中性点电阻接地系统，通过中性点电阻器把接地电流限制在保证断路器动作可靠的范围内，其故障电流大小取决于中性点电阻器和故障点处的阻抗值。

(三)通信干扰与电磁兼容

10kV配电网在正常运行和故障的情况下，因电磁祸合、静电祸合、地中电流传导等原因，可能对通信网络产生干扰作用，主要表现为音频干扰、工频干扰、接触干扰、地电位升高和纵向电势等。它们随中性点接地方式的不同造成的干扰程度也有区别。通信干扰的危害性很大，轻则影响通信质量，例如在电话回路中引起杂音、信号失真和误码率增多等；重则危害通信设备和人身安全，如通信设备绝缘击穿、机房失火、人员伤亡、信号装置误动，甚至影响导航信号的正确性等。前者为干扰影响，后者为危险影响。虽然光纤通信技术的广泛应用可免除因电力系统的接地故障而引起的感应电压的干扰，但是至今数字脉码调制技术仍大量用于金属传输线路，所以必须考虑干扰影响。

(四)过电压

10kV配电网具有分布广、设备多、绝缘水平适中等特点，有时会因过电压而造成绝缘损坏，这一因素是选择接地方式的重要因素。在中性点不接地系统中，当任一相发生接地故障时，其故障电流较小，只等于系统的电容电流，同时故障设备与地之间的故障电压也比较小，因此；这一系统的安全性较高。但是，当电网规模较大，尤其以交联电缆构成的中性点不接地网络，当单相接地电流大于和等于10～15A时，其接地电弧不会自熄，暂态过电压和工频过电压比其他接地方式都高。

总之，在10kV配电网的接地技术选择中，要通过技术经济比较，对不同的接地方式进行综合评价，再结合不同的接地方式进行选择。