10kV小电阻接地系统运行方式分析与探讨

张新明

（广东电网公司中山供电局，广东 中山 528400）

近年来，随着城市经济的迅速发展，一些大城市新发展的10 kV配电网主要采用地下电缆，使对地电容电流大大增加，如果采用消弧线圈接地，则需要较大的补偿容量。中山供电局在2009年的技改项目中，对5座城区变电站进行了10kV小电阻接地系统改造，本文将对其中两座变电站在一年半内的实际运行情况进行分析；并从运行人员的角度，深入探讨10kV小电阻接地系统的运行注意事项。

1 接地方式的分析

1.1 消弧线圈接地方式

中性点经消弧线圈接地运行方式是利用消弧线圈的感性电流对电网的对地电容电流进行补偿，使单相接地故障电流小于10A，从而使故障点电弧可以自熄，故障点绝缘可以自行恢复。单相接地时不破坏系统对称性，可以带故障运行一段时间。

对以电缆线路为主的城市配网，电容电流很大，很难保证既使残余接地电流小于10A，又保证中性点位移电压不超过规程允许值这两个相互制约的条件。另外，消弧线圈不能补偿谐波电流，有些城市电网谐波电流占的比例达5%～15%，仅谐波电流就可能远大于10A，仍然可能发生弧光接地过电压。

1.2 小电阻接地方式

中性点经小电阻接地运行方式主要用于单相接地故障电容电流大、以电缆为主的电网，它的特点主要如下。

1）有效地限制弧光接地过电压，在中性点经小电阻接地的配网中，当接地电弧熄弧后，系统对地电容中的残荷将通过中性点电阻泄放掉，所以当发生下一次燃弧时其过电压幅值和从正常运行情况发生单相接地故障的情况相同，不会产生很高的过电压。

2）消除系统各种谐振过电压的最有效措施，中性点小电阻相当于在谐振回路中的系统对地电容两端并接的阻尼电阻，由于小电阻的阻尼作用，基本上可以消除系统的各种谐振过电压。

3）降低操作过电压，中性点经小电阻接地的配网发生单相接地故障时，零序保护动作,可准确判断并快速切除故障线路，如果故障线路是电缆线路，考虑到接地故障一般是永久性故障，对故障线路不进行重合闸，不会引起操作过电压。如果是架空线路，由于架空线路发生瞬时故障的可能性较大，所以在故障线路跳闸后，还可以重合一次。

4）提高系统安全水平、降低人身伤亡事故，在小电阻接地系统发生接地故障时，零序保护可以在0.2 ～2.0s内动作，将电源切除，这就大大降低了接触故障部位的机会，从而减少了人身触电伤亡的机会。

5）有利于降低系统设备绝缘水平和提高系统安全可靠运行水平，由于系统的工频电压升高和暂态过电压倍数较低，加之无间隙金属氧化物避雷器保护性能优越，可以将雷电过电压和操作过电压限制到较低水平，所以，中性点经小电阻接地系统的电气设备承受的过电压数值低、时间短，可以适当降低设备的绝缘水平，节约设备投资，对采用原标准的设备则安全可靠性和设备使用寿命大大增长，同时也大大提高整个系统的运行可靠水平。

6）可及时切除故障线路，中性点经小电阻接地系统可以简单的配置零序过流或限时速断保护，在发生单相接地故障时，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，所以可以容易地监测和切除接地线路。

2 小电阻接地系统实际运行情况分析

110kV富豪站、莲塘站于2009年11月进行了10kV小电阻接地系统改造，改造后的一年半时间，共发生了各种线路故障共计10次。

线路故障具体情况与相关保护动作情况如表1。

分析该10次线路故障情况，得出如下结果：

1）单相故障时，零序1段动作；相间故障时，过流1段动作。

2）电缆架空混合线路共发生故障4次，无论何种故障，重合闸均动作，如重合于永久故障，保护再动作于跳闸。

3）全线电缆线路共发生故障6次，单向故障，重合闸动作，如重合于永久故障，保护再动作于跳闸；相间故障，由于相间故障闭锁重合闸，因此重合闸不动作。

4）该10次保护动作均为正确动作。

结合该10次线路故障情况，将中性点经小电阻接地与经消弧线圈接地进行如下对比。

表1 110kV富豪站、莲塘站线路故障情况与保护动作情况

表2 中性点经小电阻接地与经消弧线圈接地方式下的线路故障对比

分析该对比情况，得出如下结果：

1）无论何种线路，发生相间故障时，经小电阻接地与经消弧线圈接地方式下的保护动作结果一样。

2）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；而消弧线圈接地方式下的保护不会动作于跳闸。两种方式均不会造成停电，而且对于以电缆为主的电网，发生单相、瞬间故障的机会比较小。

3）发生单相、永久故障时，小电阻接地系统方式下的保护动作于跳闸，然后重合不成功；而消弧线圈接地方式下的保护不会动作于跳闸。对于以电缆为主的电网，发生接地故障时，若长时间带故障运行，可能造成电缆着火；从实际运行情况看，单相接地故障引发的相间短路故障较多。

4）对于以电缆为主的电网，中性点经小电阻接地系统运行方式更为合理。

3 小电阻接地系统的运行注意事项

对于中性点经小电阻接地的系统，以接地变压器经开关连接在母线上的接线方式诸多。其接地变的停送电操作方式、10kV系统发生单相接地故障时的处理方法均与中性点经消弧线圈接地方式不同。

3.1 小地阻接地系统的运行操作要求

1）中性点经小电阻接地装置正式投入运行后，若要改为中性点不接地方式运行，须经局总工程师批准。

2）小电阻接地方式下的不同母线接地系统并列。

（1）为限制单相接地电流，原则上不允许两台及以上的接地装置并列运行，但是在倒闸操作过程中或事故异常运行方式下(包括备自投自动并列)，允许两台及以上的接地装置短时并列运行。

（2）当两段或以上不同接地系统的10kV母线并列时，应仅保留其中一套接地装置运行，而将其余接地装置退出运行，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运行时，在线路零序CT、零序保护完好的情况下，允许两段母线共用一套接地装置。

3.2 单相接地故障处理

1）单相接地发生后，运行人员或集控人员必须及时判断接地故障是否消除。运行人员到站后，应详细检查、记录保护动作情况，并判断保护是否正确动作。

2）在小电阻接地方式下，运行中变低开关因中性点零序保护动作跳闸，所有出线开关无跳闸，应检查母线所有出线零序保护动作情况。

（1）如故障出线的零序保护动作，应立即切断故障出线开关及拉开其两侧刀闸，迅速对母线及其他出线恢复供电，并立即将该段母线的接地装置退出运行，及时上报处理。

（2）如只有中性点零序保护动作，所有出线零序保护均无动作信号，应对连接在该母线上的所有一次设备、中性点零序保护及其动作计数器进行检查。如无异常，则退出该段母线所有出线的重合闸，用短接零序保护的办法，逐条跳开出线开关（含电容器开关）；如发现异常，应切开该出线开关及两侧刀闸，对母线及其他出线恢复供电。

（3）经以上检查均无发现异常时，可合上变低开关，对出线逐条进行试送。

3）接地变压器经开关连接在母线上，运行中接地变压器发生故障时，接地变压器故障其开关自动跳闸后，应合上10kV母联开关，切断故障段变低开关，将两段母线共用一套接地装置运行，恢复该段中性点经小电阻接地运行。一台主变供两段母线运行期间，应注意主变是否过负荷。

4 结论

基于城区10kV电网电缆线路比例大，导致电容电流大，补偿困难以及城区中的架空线路已逐步实现绝缘化的特点，与中性点经消弧线圈接地方式相比，城区10kV系统更适合采用中性点经小电阻接地方式。

10kV小电阻接地系统在中山供电局的运行时间还不是很长，运行人员需加强对其特点与运行注意事项的学习，定期对运行情况进行总结、分析，不断积累运行经验。