0.4 kV变电站接地故障预防及其保护接地设计

陈建东

(国网浙江诸暨市供电公司东白电力设计有限公司，浙江 绍兴 311800)

0.4 kV变电站接地故障预防及其保护接地设计

陈建东

(国网浙江诸暨市供电公司东白电力设计有限公司，浙江 绍兴 311800)

首先介绍了0.4 kV变电站系统接地情况以及发生单相接地故障的原因，进而阐述了单相接地故障的预防措施，最后分析了0.4 kV变电站的保护接地设计。

0.4 kV变电站；接地故障；预防措施；保护接地

0 引言

0.4 kV变电站的系统接地就是其电源中性点的接地，系统接地能够有效降低系统对地绝缘的要求，这是由于系统接地能够给配电系统提供一个参考电位。0.4 kV变电站的保护接地是指各种电气设备外露导电部分的接地。大地是高压线路发生故障时故障电流返回高压电源的通路，保护接地的作用是在低压配电线路发生接地故障时为其电源返回提供一个通路，从而降低电气装置的对地电压和接触电压。0.4 kV变电站的系统接地与保护接地关乎运行人员的人身安全和电气设备的安全，必须予以足够重视[1]。

1 0.4 kV变电站单相接地故障分析

目前，我国供电系统普遍采用10 kV电压等级，其一般采用电源中性点不接地运行方式，这在一定程度上提高了供电可能性，由于供电电源中性点不接地，三相对地电容电流在运行时能够保持平衡，使得三相对地电压均为相电压。接地相对地电压等于0的情况下，未接地两相对地电容电流的向量同接地故障相一致。

0.4 kV变电站变压器需要采取保护接地措施，高压开关柜等电气设备外露导电部分也需要同时进行保护接地。当保护接地线上的对地电压升高时，接地故障电容电流从故障点经大地由线路流向电源。0.4 kV变电站接地电阻有严格规定，统一为4 Ω，若电容电流等于10 A，电压将升高到40 V。当单相接地故障电流超过10 A时，保护接地线上的对地电压就有升高趋势，一旦超过安全电压，人身安全就难以得到保障。

2 单相接地故障预防措施

2.1 选择合适的变压器容量

选择合适的变压器容量能够有效避免故障。变压器短时过负荷允许时间是在选择变压器容量时需要重点考虑的。瞬间启动的最大电流应该在变压器可以承受的范围内，单台大功率用电设备启动电流要远远超过额定电流，通常为额定电流的6～7倍。笔者在对众多资料进行调查分析后做出表1，对油浸式变压器和干式变压器的过负荷能力进行比较分析。

表1数据表明，油浸式变压器的过负荷能力要远远高于干式变压器的过负荷能力。所以，在选择变压器的时候要充分考虑容量要求，对多种变压器的过负荷能力进行对比，最后选取合适容量的变压器。

2.2 减小0.4 kV变电站的接地电阻

要想减小单相接地故障所造成的危害，可以合理地减小0.4 kV变电站的接地电阻。0.4 kV变电站系统一般是设置在建筑物的内部，并与低压系统共用接地，这就使得接地电阻能够达到1 Ω，从而大大降低故障发生的概率。

表1 油浸式变压器和干式变压器的过负荷能力对比

2.3 设计好0.4 kV变电站的单相接地保护

单相接地保护设计合理的话，能够在一定程度上将单相接地保护跳闸的灵敏度及可靠性提升一个档次，从而有效控制单相接地故障的危害。这需要当地供电部门的配合，积极提出改进方法。进行单相接地保护设计的时候要严格按照有关电气设计规范来进行，这样才能设计好0.4 kV变电站的单相接地保护，减少故障危害情况的发生[2]。

2.4 保证跳闸的可靠性

随着0.4 kV供电系统规模的不断扩大，单相接地故障的发生在所难免，故障发生时的故障电流非常大，这个时候就必须采取跳闸的方式将故障迅速切除。将0.4 kV供电系统改为电源中性点经小电阻接地的方式，能够大大提升单相接地保护跳闸的可靠性。

3 0.4 kV变电站的保护接地设计

在0.4 kV变电站规模不是很大的时候，单相接地保护的设计可以忽略掉，可以采用电压互感器与接地监视装置来进行单相接地报警，从而起到接地保护的作用。在0.4 kV变电站规模较大的时候，除了可以设计电压互感器与接地监视装置进行单相接地报警外，在电源进线处安装零序电流互感器也是一种常见的办法，变电站综合自动化电源进线的保护装置一定要选择具有小电流接地选线功能的产品。在发生单相接地故障时，就可以及时地检测出来，从而使工作人员能够根据检测结果制定合理的解决方案[3]。

规模较大的0.4 kV变电站要严格按照相关标准和规范来进行接地保护设计，选择零序电流互感器要考虑到其最大不平衡负荷电流的情况，这样才能在实际应用中减少偏差。零序电流互感器在安装过程中出现问题时，可以选择用三相电流互感器的二次侧中性线采集零序电流的方式来解决。在相关规范中，明确指出高压侧三相过电流保护、安装于低压侧中性线上的零序电流互感器以及安装于低压侧的三相电流互感器都可以起到保护接地的作用。

一般0.4 kV变电站发生单相接地故障的地方都末端干线。在故障发生时，为防止对于故障的感知度不够灵敏，接地保护设施可以采用安装于变压器低压侧中性线上的零序电流互感器来完成。

4 结语

0.4 kV变电站系统接地与保护接地关系到电气设备的安全运行和工作人员的人身安全，在进行变电站安装时一定要保持严谨的科学态度，切不可掉以轻心。在设计0.4 kV变电站系统接地与保护接地时要严格按照相关的标准和规范进行，在实际操作中要根据当地实际情况来进行设计和安装，一旦发现问题需及时上报上级主管部门，并予以及时解决。

[1] 黄剑勇，李英武.10/0.4 kV变电站系统接地与保护接地的探讨[J].建筑电气，2009(6)

[2] 陶丽.10/0.4 kV变电站单相接地故障产生的危害与保护接地措施探讨[J].科学时代，2013(10)

[3] 李晨明，段明海，杨红梅，等.0.4 kV配电室进线保护回路的优化方案[J].低压电器，2013(12)

2014-07-25

陈建东(1971—)，男，浙江诸暨人，工程师，研究方向：电力工程技术。