临海20 kV配电网改造的中性点接地方式探讨

李思南，蒋建玲，徐华

（浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

临海20 kV配电网改造的中性点接地方式探讨

李思南，蒋建玲，徐华

（浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

给出了配电网中性点不接地、经消弧线圈接地和经小电阻接地3种接地方式的特点及其适用范围，分析了临海市东部区块20 kV配电网的状况。通过计算电容电流，推荐临海20 kV配电网中性点接地方式采用谐振-低电阻系统，保证目前的供电连续性并满足供电远景规划的需求。

20 kV；配电网；中性点；接地方式；电容电流

中压配电网采用20 kV电压等级与10 kV相比，具有增强供电能力、降低电网损耗、减少建设成本等优越性。配电网中性点接地方式与设备绝缘水平以及设备改造的经济性密切相关，合理选择20 kV配电网中性点接地方式，有利于提高配电网的供电安全性。

在此，对临海市东部区块20 kV区域电网进行分析，给出中性点接地方式的选择方案。

1 20 kV系统中性点接地方式

1.1 中性点不接地方式

这种方式下，发生单相接地故障时其故障电流较小，不易对故障点周围的人身和设备造成安全威胁。当系统对地电容电流较小时，一般均能迅速自动熄灭；但当电容电流大于一定数值时，则会出现间歇性电弧而导致弧光过电压。因此主要适用于以纯架空线路或仅变电站出口端为电缆的地区，当系统电容电流不大于10 A情况下，应采用中性点不接地系统，该方式的特点是供电连续性好、结构简单，但对设备线路耐压水平要求较高，需达到3.5 p.u.，且选线困难。

1.2 中性点经消弧线圈接地方式

这种方式下发生单相接地故障时，消弧线圈的感性电流可对系统对地电容电流进行补偿，从而使接地处的电流降为最低，接触电压和跨步电压相对三种接地方式最小。主要适用于以架空线-电缆混合线路为主的地区，当系统电容电流大于10 A、不大于150 A的情况下，应采用中性点经消弧线圈接地系统。该方式的特点是供电连续性好，对设备线路耐压水平要求和设备造价与中性点不接地系统基本相同，产生的最高工频过电压约为3.2 p.u.。另外，虽增加了消弧线圈系统的投资，但使用范围较宽，符合大多数地区供电情况。

1.3 中性点经小电阻接地方式

这种方式下可产生较大的单相故障电流，从而产生较高的跨步电压和接触电压，对周围人身和设备会造成安全威胁。主要适用于以电缆线路为主的地区，当系统电容电流大于150 A的情况下，应采用中性点经小电阻接地系统。该方式的特点是供电连续性差，结构复杂，但设备线路耐压水平要求和设备造价均较低，产生的最高工频过电压约为2．5 p．u．。

2 临海市东部区块20 kV区域配电网

临海市东部区块现有3个110 kV变电站，由南洋区块和北洋区块组成。南洋区块：公用电网部分包括10/20 kV架空线路约65 km，电缆线路约14 km；用户接入部分10/20 kV电缆线路约21 km。北洋区块：公用电网部分包括10/20 kV架空线路约51 km，电缆线路约14 km；用户接入部分10/20 kV电缆线路约5 km。结合110 kV变电站配套工程，共升压改造线路约14 km，新建20 kV线路约86 km。

根据《临海市东部区块20 kV专项规划》中对远景年东部区块各变电站20 kV出线的初步统计。远景年，架空线总长度达到450 km，电缆总长度达到150 km，根据园区内成熟区块主干线路与用户接入电缆长度的比例换算（比例约5:1），远景年东部区块内用户接入电缆长度约120 km。

3 中性点接地方式的选择

3.1 电容电流的计算

在估算接地电容时，多采用传统的计算方法。架空线路的电容电流值：

式中：括号内的数据对于没有架空地线的取2．7，有架空地线的取3．3；对于同杆双回线路，电容电流为单回路的1．3～1．6倍。Un为线路的额定电压；L为线路的长度。

电缆线路电容电流值：

其中：k=（95+1．44S）/（2200+0．23S）；Un为电缆的额定电压；L为电缆的长度；S为电缆芯线截面。

对于不同截面20 kV电缆线路的电容电流计算见表1。

3.2 变电站纯电缆出线

电缆截面应根据实际情况选取，计算才更加准确，表2给出了单种截面对应经小电阻接地方式（即单相对地电容电流150 A）时的电缆边界长度值。

表1 不同截面20 kV电缆线路的电容电流

表2 经小电阻接地方式对应的电缆边界长度

从表2可以看出，若出线电缆的平均截面取400 mm2，总长度大于25．6 km时，就应采用中性点经小电阻接地方式，否则可采用经消弧线圈接地方式。

3.3 变电站纯架空出线

考虑变电站出线电缆部分的电容电流为3．0 A；20 kV母线、主变及水泥杆线路的影响，使得电容电流再增加3．0 A。表3给出了经消弧线圈接地方式（即单相对地电容电流10 A）时的架空线路边界长度值。

表3 经消弧线圈接地方式对应的架空线路边界长度

从表3可以看出，若出线架空线有架空地线且非同杆双回情况下，总长度大于60．6 km时，就应采用经消弧线圈接地方式，否则可采用中性点不接地方式。

3.4 变电站混合空出线

变电站出线为架空线和电缆混合的情况较为常见。架空线路与电缆各长度的对应关系需要满足电容电流的边界条件，情况相对复杂。考虑到20 kV母线、主变及水泥杆线路的影响，电容电流应增加3．0 A。表4、表5给出电缆在限定长度条件下架空线路（有架空地线且非同杆双回的情况）边界长度的对应关系。

表4 经消弧线圈接地方式对应的混合线路边界长度

表5 经小电阻接地方式对应的混合线路边界长度

若出线电缆的平均截面取400 mm2，从表4可以看出，电缆长度1 km或有架空地线且非同杆双回的线路长度大于17．3 km时，就应采用中性点经消弧线圈接地方式，在17．3 km范围以内可采用中性点不接地方式。从表5可以看出，电缆长度25 km或有架空地线且非同杆双回的线路长度大于9．4 km时，就应采用中性点经小电阻接地方式，在9．4 km范围以内可采用中性点的消弧线圈接地方式。

4 结论

中性点接地方式的选择是20 kV配电网改造工程的关键技术之一。在不接地、经消弧线圈接地和经小电阻接地3种接地方式的选择上，需考虑目前及远景电缆与架空线路长度的实际情况。当负荷较为密集，城市电网发展速度较快时，可采用中性点经小电阻接地方式；当负荷较小且增长较慢多使用架空线时，可采用中性点不接地方式，随着发展需要可改造成中性点经消弧线圈接地方式。

临海市东部区块就目前状况，线路电容电流在10～150 A之间，考虑今后一段时间内要优先保证供电连续性，可选择中性点谐振－低电阻接地系统。这一系统在接地故障发生后一定时间内具有谐振接地的性质，对瞬时性故障的接地电弧可由消弧装置熄灭；当故障持续一定时间，判定为永久接地故障时，可将系统中性点切换至低电阻值的电阻器，使系统转换为低电阻接地系统，保证架空配电线路故障点在较高电阻条件下也可正确选线，从而切除故障线路。

[1]Q/GDW 370－2009城市配电网技术导则[S]．北京：中国电力出版社，2007．

[2]DL/T 620－1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]．北京：中国电力出版社，1997．

[3]钟新华．配电网电容电流估算公式的修正[J]．电工技术，2004（12）:1－3．

[4]侯义明，汲亚飞．江苏20kV配电网改造的中性点接地方式研究[J]．电力设备,2008，9（9）:18－20．

（本文编辑：杨勇）

Study on Neutral Point Earthing Mode for Retrofit of 20 kV Distribution Networks in Linhai

LI Si-nan，JIANG Jian-ling，XU Hua
（Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The paper introduces characteristics and scope of application of 3 earthing modes such as unearthing of neutral points and earthing by arc suppression coil and small resistance.The condition of 20 kV distribution network in the east region of Linhai city is analyzed.By calculation of capacitance current，the paper recommends that resonance-small resistance be used in neutral point earthing of 20 kV distribution network in Linhai so that non-interrupted power supply and implementation of power supply long-erm planning can be contented.

20 kV；distribution networks；neutral point；earthing mode；capacitance current

TM726

：B

：1007-1881（2013）01-0007-03

2012-05-08

李思南（1977-），男，山东济宁人，硕士，高级工程师，从事电力系统过电压方面的研究。