小电阻接地方式应用中存在的问题及对策

陈晓宏

（攀钢集团西昌钢钒有限公司能源动力中心，四川西昌 615032）

小电阻接地方式应用中存在的问题及对策

陈晓宏

（攀钢集团西昌钢钒有限公司能源动力中心，四川西昌 615032）

以攀钢电网为实例，介绍小电阻接地系统的配置方式，分析小电阻接地系统在实际应用中存在的问题，提出相应的解决办法，为其它配电系统采用小电阻接地方式提供借鉴。

小电阻接地系统；配置方式；问题；对策

电力系统6～35 kV配电网中性点通常采用不接地或经消弧线圈接地的方式，当系统发生单相接地故障时，非故障相对地电压升高而相间电压对称性未破坏，故不影响用电设备的供电，并且电容电流比较小时，一些瞬时性接地故障能够自行消失，可有效提高供电可靠性，减少停电事故。在攀钢本部配电网中性点也采用这种方式，但是随着配电网中电缆线路日益增多，电容电流越来越大，也暴露出诸多弊端：发生单相接地故障时，会产生较高过电压倍数的弧光接地过电压和铁磁谐振过电压，严重威胁设备安全运行甚至造成设备绝缘损坏；现有国内接地选线装置准确性不高，延长了接地线路的选择时间，特别当电缆发生单相接地故障后极易发展成相间短路故障，增大了电缆火灾事故的发生概率，在攀钢本部主电缆隧道就发生过多起电缆火灾事故，造成了较为严重的后果。

针对中性点不接地或经消弧线圈接地方式存在的不足，在攀钢西昌400万t钒钛资源综合利用项目供配电工程中，我们首次在10 kV配电系统中采用了中性点经小电阻接地方式。中性点经小电阻接地方式能有效降低工频过电压和弧光接地过电压倍数，消除谐振过电压的发生条件，可提高钢铁企业中大量低绝缘水平的电动机和电缆的运行安全性，同时发生单相接地故障时，零序电流保护迅速切除故障线路，可使电缆故障温度达不到着火蔓延程度，对防止电缆火灾十分有利。攀钢西昌供配电系统已于2011年5月投运，总体运行情况良好，但由于设计上的不足加上运行经验欠缺，也出现了一些问题，因此有必要进行分析总结。

1 小电阻接地系统的配置方式

1.1接地电阻选择根据DL∕T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中相关规定：低电阻接地的系统为获得快速选择性继电保护所需的足够电流，一般采用接地故障电流为100～1 000 A〔1〕。当选择通过中性点电阻的电流IR等于系统的电容电流IC的2倍时，过电压倍数可限制在2.2倍以下〔2〕。攀钢各110 kV区域变电站10 kV配电系统均为电缆出线，计算电容电流IC平均值为68 A，因此我们选择接地电流IR为300 A。该接地电流能满足零序保护灵敏度的要求。

1.3零序电流保护配置小电阻接地系统零序电流保护动作于跳闸，上、下级保护主要靠时间级差配合〔3〕。接地变压器零序电流保护作为接地变压器单相接地故障的主保护和系统各元件、出线的后备保护，同时设置电流速断、过电流保护作为接地变压器内部相间故障的主保护和后备保护〔4〕。根据DL∕T584-2007《3-110kV电网继电保护装置运行整定规程》要求，接地变压器零序电流保护动作值应不小于下一级零序电流保护最大定值的1.1倍。

在零序电流保护实际整定过程中，我们取系统最小单相接地故障电流为系统总接地电流的30%（即90 A)，灵敏系数KLM≥1.5：10 kV系统最末一级出线整定为30 A（或45 A），0.5 s；110 kV区域变电站10 kV出线整定为45 A，0.8 s；接地变压器整定为60 A，1.4 s。

1.4小电阻接地系统运行方式的要求110 kV区域变电站10 kV系统正常运行方式为单母线分段运行，每段母线上各接一组接地变压器和接地电阻器，当一台主变检修或故障，由另一台主变带两段负荷时，为保证系统只能有一个中性点接地运行，此时应退出一组接地变压器和接地电阻器。

2 应用中存在问题及对策

2.1宜采用专用零序CT且保证安装工艺正确在攀钢各110 kV区域变电站10 kV系统中，除110 kV热轧变电站外，其余变电站均设置了专用零序CT。110 kV热轧变电站由A、B、C三相CT组成零序电流过滤器，由于CT二次阻抗值不平衡，三相特性不一致，该方式容易引起零序保护误动，如我们在正常启动电机时，偶尔会发生零序保护误动的情况。另外，在投运初期，因工程施工中高压电缆屏蔽层接线错误等原因，发生了多起零序保护误动或拒动事故。因此，小电阻接地系统宜采用专用零序CT，同时必须按照安装规范施工，尤其要注意高压电缆与零序CT之间正确接线，这是保证零序保护正确动作的基础。

2.2取消零序电压闭锁，防止零序保护拒动当系统发生单相接地故障时，会产生零序电流和零序电压，其大小取决于接地程度，与故障点接地电阻有关。在攀钢热轧工程设计中，设计院为了防止零序电流保护误动作，在热轧区域所有10 kV出线均设计了30 V零序电压闭锁，而在实际运行中，当系统发生接地故障时，系统零序电压存在低于30 V的情况，从而造成保护拒动引起越级跳闸。

2012年5月11日，热轧35 kV水处理变电站10 kVⅠ母出线“4号高压直接冷却水供水泵”电机接地故障，由于零序电压未达到30 V，该开路零序保护未动作，最后由1#主变压器零序过流Ⅱ段保护动作跳闸，一段母线失电。在这次事故之后，我们就取消了各变电站10 kV出线单相接地保护零序电压闭锁设置。

2.3接地兼所内变过电流保护定值的整定具有特殊性在攀钢部分110 kV区域变电站，10 kV接地变又兼作所内变，与专用接地变相比，接地兼所内变保护配置上需增设低压侧中性点零序过流。系统发生单相接地时，接地兼所内变将流过故障电流，其过电流保护定值需躲过区外单相接地时流过接地变的最大故障电流及接地变额定电流〔5〕，但我们为了保证灵敏度，过电流保护定值存在躲不过区外故障时流过的最大故障相电流的情况，过电流保护动作时间按照常规变压器0.5 s整定（与最末一级出线零序保护动作时限相同），此时接地兼所内变过电流保护将误动作，而且联跳主变压器低压侧，造成母线失电。因此，接地兼所内变过电流保护定值的整定与常规变压器相比具有特殊性，过电流保护定值的整定必须考虑定值、时间上与零序保护定值的配合，我们在保护整定时，通过延长过电流保护动作时限来配合，即在接地兼所内变零序电流保护动作时限的基础上加了0.3 s时限的级差。

2.4两回线路发生同相故障或相继发生故障，会造成接地变保护误动作单回线路发生单相接地时，流过故障线路的零序电流与流过接地变的零序电流近似于1:1，而当两回线路发生同相故障时，流过接地变的零序电流为两回线路零序电流的叠加，此时可能出现故障线路零序电流小于整定值，接地变零序保护误动作。另一种情况，当两回线路相继发生接地故障，第一条线路跳闸后，由于接地变零序保护未返回，在第二条线路跳闸前，也会导致接地变零序保护误动作〔6〕。攀钢10 kV系统均为电缆出线，虽然发生以上情况的概率较小，但我们也采取了相应措施：为避免两回线路同相故障电流叠加造成接地变零序保护误动作，将接地变零序保护电流动作定值整定为出线定值的1.3～2倍；为避免两回线路相继故障造成接地变零序保护误动，将接地变零序保护动作时限整定为出线动作时限的2倍以上。

2.5接地变跳闸后应选择性地联跳主变压器低压侧根据DL∕T584-2007《3-110kV电网继电保护装置运行整定规程》要求，当接地变或中性点电阻失去时，相应电源主变压器同级开关必须同时打开。

在工程设计时，设计院也是按照上述原则进行设计，即接地变跳闸后均联跳主变压器低压侧。但该设计存在两个问题：没有设计接地变零序保护联跳分段断路器功能，当一台主变压器带10 kV两段负荷时，接地变零序保护动作后同时跳接地变及主变压器低压侧将使两段母线不加选择地同时失电；冶金企业有很多一类负荷，尤其是高炉冶炼系统，接地变所有保护动作后都联跳主变压器低压侧将对生产和安全造成很大的影响，降低了供电可靠性。经过分析评估，我们对设计进行了修改：增加接地变零序保护联跳分段断路器功能，接地变零序保护动作后，1.1 s先跳10 kV分段断路器，1.4 s同时跳接地变和主变压器低压侧；取消接地兼所内变低压侧零序电流保护动作联跳主变压器低压侧回路，该保护动作跳闸后，由于10 kV系统并未发生接地故障，此时可迅速通过改变运行方式，合上分段断路器，恢复小电阻接地系统。至于反映接地变本身故障的保护动作时（如速断、超高温等保护），是否联跳主变压器低压侧，我们应根据各10 kV系统电容电流的大小以及小电阻接地系统的运行经验，进行更深入的分析研究，目前，我们仍然保持接地变跳闸后联跳主变压器低压侧的功能设置。

3 结束语

与中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统相比，小电阻接地系统能有效降低工频过电压和弧光接地过电压倍数，可提高电气设备运行安全性，对防止电缆火灾十分有利。但小电阻接地系统对负荷性质、继电保护的配置、保护定值的整定等方面提出了特殊要求，6～35 kV配电系统需根据各自实际情况，通过分析比较，最终确定中性点接地方式。在小电阻接地方式应用过程中，我们应合理选择接地变压器及接地电阻器，正确进行继电保护的配置和保护定值整定，从而提高小电阻接地系统的供电可靠性。

〔1〕DL／T620—1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合〔S〕．

〔2〕胡鹏，朱虹霖.变电站中性点小电阻接地设计实例〔J〕.云南电力技术，2011，39（4):58-62.

〔3〕文芸，赵慧，张晶.10kV小电阻接地系统的保护配置和整定〔J〕.江西电力，2010，34（6):24-26.

〔4〕DL／T584—2007，3-110kV电网继电保护装置运行整定规程〔S〕．

〔5〕陈丽铭.经小电阻接地系统继电保护的配置及整定〔J〕.湖北电力，2004，28（1）:53-55.

〔6〕王英民.10kV小电阻接地系统接地变压器零序保护误动原因分析〔J〕.华北电力技术，2009（1）:24-26.

（责任编辑 袁 霞）

The Application Problems of Low Resistance Grounding Mode and the Countermeasure

CHEN Xiaohong
（Energy and Power Center of Xichang Steel and Vanadium Co.,Ltd.,Pangang Group,Xichang,Sichuan 615032,China）

Taking Pangang power system as an example,the paper introduces configuration method of low resistance grounding system and the application problems of low resistance grounding system are analyzed;the corresponding solutions are proposed;it provides a reference for the low resistance grounding mode in other distribution system.

low resistance grounding system；configuration method；problem；countermeasure

TM774

A

1672-2345（2014）06-0045-03

10.3969∕j.issn.1672-2345.2014.06.012

2013-09-03

2013-09-28

陈晓宏，高级工程师，主要从事电气运行管理研究.