浅析10kV配电网中电阻接地设计

刘凯

【摘 要】本文主要探讨了10kV 配电网的电阻接地设计问题，在我国目前 10kV 配电网主要采取三种方式进行接地，包括：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及中性点经电阻接地，这三种接地方式各有优缺点，适用范围各不相同。除了介绍主要接地方式外，本文还就接地实践中应该注意的事项进行了分析，提出了有效建议。

【关键词】10kV配电网；电阻；接地设计；中性点

引言

配电网主要包含了中性点接地的电网、不接地的电网以及消弧线圈接地的电网。配电网中性点的接地方式选择和单相接地故障时经过故障点的接地电容电流存在一定的关系，因为该电容电流超前电压90。当接地的电容电流于第一个半波熄弧时，此时，故障点上的电压就是相应的峰值，如果接地的电容电流非常大，空气游离的情况较严重，则电压极易重新击穿故障点，那么，故障点电弧就会多次重燃，从而引发电网电压的振荡，对电气设备的安全稳定的运行带来很大的影响。对于不接地或者是消弧线圈接地的电网来说，线路出现单相接地的故障时，是不可瞬间跳闸的，通常是允许产生故障之后再进行二个小时的运行，从而对故障进行寻找与处理，本身的供电可靠性相对较高。但也存在一定的缺陷，比如操作过电压的水平较高、容易产生谐振过电压以及氧化锌避雷器事故率相对较高等问题。

1.中性点电阻接地的特征

中电阻的接地方式具备了如下的特征：（1）单相接地可以直接跳闸。中性点通过电阻接地的 10kV 配网，如果发生单相接地的故障时，可准确的对其进行判断并快速对故障线路进行切除。（2）有效消除不同的谐振过电压。中性点电阻可认为是在谐振回路系统对地电容两端并联的阻尼电阻，因为电阻阻尼的原因，所以可以对系统谐振过电压的作用进行消除。电阻值越小，消除谐振的效果相对就会越好。（3）可以降低过电压以及工频过电压，对弧光接地过电压进行有效的限制。对中性点电阻值进行适当的选择，可将过电压的倍数控制在一定的范围之内。（4）对于降低设备绝缘的水平以及提高系统的安全水平是非常有利的，从而减少工程的投资。中电阻接地系统的电气设备所承受的过电压数值相对较低，并且时间较短，因此，可对设备的绝缘水平进行适当的降低，达到节约设备投资的目的，如此也具有较为显著的经济效益。（5）对无间歇金属氧化物避雷器的运行工况进行了相应的改善。在中电阻接地的系统中，无间歇金属氧化物避雷器是不能长时间的承受非常高的工频过电压的作用，这样做的目的是减少了其由于通流容量不足或者是加速老化而发生爆炸的几率。

2.中性点电阻接地的方式

2.1中性点直接接地的方式

从经济的角度考虑，中性点直接接地的方式是投资最小的一种接地方式，主要是因为：

（1）系统的过电压相对较低，可采取保护特性较优的阀型避雷器，可适当取低设备的绝缘水平。（2）不需附加的接地设备。（3）在高于110kV的电力系统中，可采取分级绝缘的电力变压器。

然而，此种系统中，所有故障均可引起断路器的跳闸，且单相接地的电流是非常大的，优越性将超过三相的短路电流。所以，这是会影响对断路器遮断能力的相应选择。此外，接地电流过大也存在一定的问题，会严重烧坏导体或者是对通信系统的正常工作产生影响。

2.2中性点经电抗接地的方式

此种方式的主要目的就是减小单相接地的电流。经电抗接地是介于直接接地以及经消弧线圈接地两者间的中间接地方式，从X0/X1﹥3开始，直到电抗离消弧线圈的电抗值最近时方可结束，这些都属于电抗接地的范围。中性点通过电抗之后，接地的电流降低，但是中性点的位移开始变大，电弧接地过电压的倍数也开始变大，一直到电抗值是消弧线圈电抗值的1/3左右为止；当电抗超过一定值时，过电压反而呈现减小的趋势，并在谐振时减到最小，如电抗值再进一步增大，又会引发较高的过电压。

此种接地的方式不仅存在三种方式都存在的主要缺点。而且接地装置的投资较高，因此，此种接地方式还不能被广泛的使用。

2.3中性点经消弧线圈接地的方式

此种接地方式的电网又可以称作是补偿接地的电网系统。此种系统中，使用消弧线圈的目的主要是对电网中的接地电容电流进行补偿或者是中和，经消弧线圈的接地系统，单相接地的电流经过补偿或者是中和后，可以达到非常小的数值。所以，通常来说，接地电弧不可以维持，并且在电力经过零点将电弧熄灭之后，消弧线圈的存在还可对故障相电压的恢复速度进行适当的减小，从而降低了电弧重燃的几率。正因如此，单相接地的故障也会相应的消除。使用消弧线圈，不仅能大大减小单相接地故障所引发的停电事故，还可使发生短路故障的次数大大减少。但该系统的缺陷之处在于，补偿电网的运行相对较复杂，接地投资相对较高。

3 .10kV 配网接地设计的注意事项

第一，对于 10kV 配网中性点电阻的接地系统中，要着重考虑设计应和运行、保护整定以及安装调试等各个环节要互相协调配合，从而确保安装调试以及保护整定值的正确性、合理性，严禁不带保护或者是断开接地系统的零序保护跳闸进行出口回路的运行，从而防止故障的扩大或者是烧毁接地的变压器。第二，采用中电阻接地的方式，可以显著降低操作过电压以及工频过电压的水平，限制了弧光接地过电压或者减少了不同谐振过电压，所以，系统中不须加入另外的消弧消谐装置，从而避免了不可预料的情形。在工程实践的过程中会发生这样的案例，比如：某大型电子企业进行专用变电站的建设，考虑 10kV 配网主要使用的是电缆，单相接地的电容电流相对较大，10kV 中性点使用中电阻的接地方式，用户侧 10kV 变电站的设计单位没有调查 10kV 系统的相应接地方式，在用户侧 10kV的变电站便安置了自动消弧消谐的装置，由于一次的施工不当破坏了电缆的绝缘层，引起了单相接地的故障，不仅引起了故障线路开关的跳闸，还造成了其余几条非故障线路开关的跳闸，将事故范围扩大了；产生这种现象的原因主要是：自动消弧消谐装置在检测到系统中存在单相接地故障时，其真空接触器开始工作，自动地将用户端故障相的母线转换成金属性接地，引起了金属性同相多线路单相接地的故障，因为 10kV 采用的是中电阻接地的系统，在产生单相接地故障之后就会引起直接跳闸。所以，不仅是故障线路的开关跳闸，正常线路的开关也会跳闸，将事故的范围扩大化。第三，欲安全运行10kV 配电网的漏电保护器，一套有效的管理制度以及措施是必不可少的。不仅要定期的维护，还须定期测试漏电保护器的动作特性，并做好相关的检测记录，并和安装初始时的数值进行相应的比较，对质量变化进行判断。在使用的过程中，须根据使用说明书规范使用漏电保护器，并定期进行检查。检查的过程中须注意，不能长时间操作试验按钮，通常是以点动为准。漏电保护器在使用的过程中发生跳闸的情形，经检查不是开关动作的原因，此时是可以进行一次试送电的，若再次发生跳闸，须查明原因，排除故障，严禁强行送电。10kV 配电网漏电保护器若损坏，须立即进行检查或者是更换。若漏电保护器产生误动作或者是拒动作，则可能是因为漏电保护器本身或者是线路，遇事须具体情况具体分析，严禁私自对漏电保护器的内部器件进行拆卸以及调整。

4.结束语

目前，10kV配网中性点电阻接地设计的经验相对不足，设计和运行、保护整定以及安装调试等协调配合性还达不到相应的要求，这就要求在设计的过程中，确保安装调试以及保护整定值的正确、合理，逐渐达到各个环节的默契配合。希望通过本文的介绍，可以为同行间的交流提供参考。

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