电网中性点的接地方式涉及电网的安全可靠性、经济性;直接影响系统设备绝缘水平的选择、过电压水平及继电保护方式、通讯干扰等。
我国现时电网中性点接地方式主要分为有效接地 (大电流接地) 、非有效接地 (小电流接地) 、谐振接地、电阻接地, 其中110kV及以上电压等级的电网一般采用中性点直接接地方式;6kV～35kV电网一般采用中性点不接地或者经消弧线圈接地的方式。
其中我国10kV配网的中性点接地方式多数为中性点不接地系统及经消弧线圈接地系统。
(1) 中性点不接地方式的优点是当10kV配网系统在运行中发生单相接地故障时, 故障电流为线路对地电容电流, 若故障电流限制在10A以下时, 接地电弧一般能够自动熄灭, 当大于10A时, 有时会发展成单相金属性接地, 此时健全相对地电压升高, 但是考虑到部分地域单相接地常常由断线故障引起, 有时会危及人身安全, 一般发现单相接地, 则应该予以断开。
(2) 中性点经消弧线圈接地方式的优点是由于安装了消弧线圈, 接地相电流中增加了一个感性电流与接地点的容性电流相抵消, 一方面减少了接地点电流, 使得电弧易于熄灭, 从而提高了供电的可靠性;另一方面, 由于消弧线圈-接地变系统对地阻抗远小于电压互感器的零序阻抗, 在抑制铁磁式电压互感器磁饱和引发的铁磁谐振亦有重要作用。
对于过去以架空线为主、线路对地电容较小的情况下, 以上两种接地方式均取得较好的效果, 在保证供电可靠性同时, 配网系统的安全性及经济性也能得到足够的保证。
(3) 近年来, 随着我国城市建设的发展, 城市的10kV配网已更多的采用地下电缆, 使得对地电容电流越来越大, 电网结构由单电源、辐射型供电发展为多电源环网结构, 并且逐步实现配网自动化, 以提高供电可靠性。这样的前提下, 中性点不接地方式由于中性地对地是绝缘的, 当发生单相接地故障时, 对地电容电流的能量较难释放, 从而引发间歇性弧光接地过电压, 对于电气设备的绝缘造成威胁;由于10kV电网敷盖范围大, 且深入到用户, 对于判断接地点的位置相当困难, 而电缆线路的增加, 使这一困难加剧, 当需要人工拉闸断电检查故障点时, 可能会对非故障线路造成不必要的停电。而中性点经消弧线圈接地方式尽管能够有效减小接地点的对地电容电流但是需要较大的补偿容量, 现时故障点定位的准确率还不高, 可能需要采用逐段试拉馈线的方法判断, 因此经济上和操作上存在不足。
下面对于10kV配网采用中性点经小电阻接地的方式进行探讨说明。
中性点经小电阻接地方式, 即在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻, 用于释放线路上的过剩电荷, 来限制弧光接地过电压。一般选择电阻的值较小 (工程上一般选取10Ω～20Ω) 。在系统单相接地时, 控制流过接地点的电流在10A～500A之间, 通过流过接地点的电流来启动零序保护动作, 因此可快速切除线路单相故障。
式中:Ue为线路的额定电压 (kV) ;
l为电缆的长度 (km) 。
2.7～3.3的取值原则为:
(1) 对没有架空地线的采用2.7;
(2) 对有架空地线的采用3.3。
式中:Ue为线路的额定电压 (kV) ;
l为电缆的长度 (km) 。
从 (1) 、 (2) 式比较得出电缆线路的接地电容电流是同等长度架空线路的37倍左右, 随着10kV配网中电缆线路占的比例增大, 系统的单相接地电容电流值是相当大的, 发生间歇性弧光接地故障造成健全相的过电压值几率增大。
(1) 中性点接地电阻是一个耗能元件当发生单相接地故障时, 通过接地电阻的电流较大, 可以通过继电保护监视迅速切断故障线路, 使设备耐受过电压的时间大幅减短, 有效地对设备绝缘保护, 增加系统运行的可靠性。
(2) 通过与线路零序保护的配合, 可以迅速准确地判定出故障线路, 避免为了检查故障点而拉、合闸产生过电压, 影响非故障线路的正常运行。
(3) 系统发生接地故障时, 因为中性点经小电阻接地, 中性点电位通常较相电压低, 使得非故障相的电压升高比中性点不接地或者经消弧线圈接地的方式低。
(4) 当故障点接地电弧熄灭后, 残余电荷会经过中性点接地电阻释放掉, 再发生下一次燃弧时, 其过电压值与正常情况下发生单相接地故障时的电压值相同, 而不会因为燃弧、熄弧的过程使得电压过高。
(5) 由于故障时能够及时切断电源, 减少了发生人员安全事故的机会。
现时肇庆城区变电站的10kV线路的中性点接点方式一般采用经消弧线圈接地, 随着电缆线路使用比例的增加, 有必要对于中性点使用小电阻接地方式的可行性进行研究。由于电缆线路故障约有一半为永久性故障, 可对故障线路不投入重合闸, 通过线路零序保护监测而直接断开故障线路;注意到, 有时数条电缆排列在电缆沟中敷设不规范, 发生单相接地故障时, 拉合闸会导致事故的扩大。应用中性点小电阻接地方式能够快速切断故障相而不影响相邻线路的正常运行。
对于原有城区变电站10kV线路中性点接地方式的改造则存在一些问题。
(1) 中性点经消弧线圈接地方式改为经小电阻接地后, 需改造用户内部接地方式。
(2) 由于有时发生单相接地时多接地电阻影响, 小电阻接地方式故障点的电流可能很小, 需要重新对零序保护电流值整定, 而且架空线路和电缆线路的保护整定值不同, 注意整定值误整定。
(3) 零序电流配置存在线路零序保护定值误整定或开关拒动的情况, 接地变保护动作跳闸, 造成变电站母线失电现象。
(4) 采用小电阻接地方式, 当线路发生单相接地时, 继电保护动作, 中止供电, 对单回供电的用户降低了供电可靠性。
因此中性点经小电阻接地方式仍需进一步进行探讨和科学论证。
综上所述, 基于城区10kV配网中电缆线路的增加, 导致电容电流增大, 补偿困难, 尤其是接地电流的有功分量扩大, 导致消弧线圈难以使接地点电流小到可以自动熄弧, 此时, 相比中性点不接地或经消弧线圈接地方式, 中性点经小电阻接地方式有更大的优越性。
摘要：本文阐述了10kV配网中性点经小电阻接地方式的特点, 就其应用和有待改进的地方进行探讨。
关键词：10kV配网,中性点,小电阻接地
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