220kV主变中性点由经消弧线圈接地改为经电阻接地方式的研究

秦佳伟 邢艳荣

（1.内蒙古君正能源化工股份有限公司 热电厂，内蒙古 乌海016000；2.乌海职业技术学院，内蒙古 乌海016000）

配电网中10kV、35kV、66kV 三个电压等级的电网，在电力系统中量大面广，占有重要的地位。 在过去，由于配电网比较小，主要采用不接地或经消弧线圈接地（非直接接地电力系统），一般来说运行情况是良好的，在80 年代中后期，有些配电网的中性点采用了经低电阻接地或高电阻接地方式。

中性点非直接接地电力系统发生单相接地故障占系统总故障的80%以上。由于发生单相接地后流过故障点的接地电流较小,而且三相之间的线电压保持不变,对负荷供电没有影响,因此允许继续运行1～2个小时而不必迅速跳闸。电力行业规定当单相接地电容电流大于10A时,变压器中性点应装设消弧线圈，以减小单相接地时电容电流。

但在现实运行中，中性点经消弧线圈运行的变电站运行情况并不理想。 某变电站站自2012 年6 月投运以来，共发生两起35kV 馈线电缆单相接地故障，全部由单相接地引发为相间短路。 2012 年10 月29日，#1 电石炉C 相电缆接地，8 分钟后发展为相间短路故障， 保护跳闸。 2013 年6 月16 日，#3 电石炉电缆C 相单相接地，10 分钟后发展为相间短路故障，保护跳闸。由于A、C 相间短路故障使A、C 相母线电压瞬间降为零，由于系统低压造成PVC 项目设备设备停运。 为保证全厂设备稳定可靠运行，现提出变压器低压侧中性点经电阻接地方案。

中性点经消弧线圈接地原理：

图1

变压器中性点经消弧线圈接地就是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈，在系统发生单相接地故障时，利用消弧线圈的电感电流补偿线路接地的电容电流，使得接地点残流减少到5A 以下，减缓电弧熄灭瞬时故障点恢复电压的上升速度，使流过接地点的电流减小到能自行熄灭的范围，它的特点在线路发生单相接地故障时，可按规程规定满足电网带单相接地故障运行2h， 因而中性点经消弧线圈接地方式大大提高了供电可靠性。但由于弧线圈不能彻底消除间歇接地电弧过电压，所以当系统发生单相接地时，接地弧光过电压易造成相间短路，严得影响的电气设备及电气系统安全运行。

小电阻接地原理：

图2 与变压器连接的电阻器接线图

在电缆供电的系统中，接地电容电流较大。 当电流大于规定值时会产生弧光接地过电压。采用中性点电阻接地方式的目的就是给故障点注入阻性电流，使接地故障电流呈阻容性质，减小与电压的相位差，降低故障点电流过零熄弧后的重燃率， 使过电压限制在相电压的2.6倍以内，提高继电保护的灵敏度作用于跳闸，从而有效保护系统正常运行。

采用的中性点不接地方式和规程规定的电阻接地方式做如下的技术比较，可进一步明示两种接地方式的优劣：

（1）间歇性弧光接地过电压方面

不接地方式：发生单相接地时，因为接地电容电流大，周围环境游离严重，在电容电流过零熄弧时，接地点的恢复电压将为电源电压的峰值而重燃。每半个周波10ms 会有一次过零熄弧再重燃的过程。多次的重燃振荡都是线路电容充电，电子运动的过程将使线路产生较高的过电压，达3.5 倍相电压甚至更高，并波及到电气连接的整个网络。 不接地方式在这种情况发生时并不跳闸排除故障，避雷器和其他保护设备保护不了这种过电压，往往导致事故扩大。 “4.29”事故正式由此而引发的。

电阻接地方式：发生单相接地时立即跳闸，排除故障。跳闸前因为接地点的电流已注入一定数量的阻性电流，改变了接地电容与电压的相位关系，不再是90°，而会在45°以下，也不会有重燃现象发生。

（2）保护灵敏度方面

不接地方式：采用小电流选线装置探测接地线路，但因为准确率很低，往往不能准确探明故障线路，延误处理事故的时间。

电阻接地方式：采用零序电流互感器，有效地探测到故障线路，并立即跳闸，排除故障，防止事故扩大。

（3）谐振过电压方面

不接地方式：单相接地发生时不跳闸，非故障相电压升高，或者运行电压随负荷变动而波动，都容易使电磁式电压互感器饱和。 伏安特性呈非线性，极易使电网的综合感抗和电网的综合容抗匹配，发生铁磁谐振。 贵公司多次发生过电压互感器熔断器熔断，说明曾发生生过这种过电压。 它持续时间长，过电压幅值高，能量大，也不是避雷器或者其他保护设备所能保护，所能承受的。一般多用改变操作方式，在零序回路加阻尼电阻等，防止或阻尼这种过电压。 在中性点不接地或经消弧线圈的接地方式的电网中，这种谐振过电压屡见不鲜。

电阻接地方式：电阻接在中性点上是在零序回路中，本身就有抑制谐振过电压的作用。 更何况单相接地发生时也会立即跳闸，根除了出现谐振的源头。

（4）设备绝缘水平方面

不接地方式：工频过电压高，单相接地时达1.73 倍，操作统计过电压高，达3.5 倍。 这使得保护设备的保护水平也随之升高，导致变压器、开关等电气设备和电缆等的绝缘水平也要求高。 例如10kV 工频一分钟耐压要求为42kV，电缆要求全绝缘。

电阻接地方式：工频过电压仅1.3～1.4 倍，操作过电压仅2.5 倍。10kV 开关工频一分钟耐压可用28kV，三芯电缆可用半绝缘。

（5）供电可靠性方面

不接地方式：单相接地不跳闸，不中断供电，连续性高。 但这是指接地电容电流小于10A 的网络。 对于大于10A 的网络，更易因延烧而酿成大祸。

电阻接地方式：单相接地要跳闸的，亦会中断故障线路的供电。

通过分析，原变电站全部为电缆出线，电缆或电缆头的接地故障远比架空网络要少；再者，其故障多为永久性故障，不能自行恢复，只能迅速切除而不能等待才为上策。将原有变压器低压侧中性点经消弧线圈接地改为经电阻接地方式， 可快速将故障线路避免事故扩大，从而保证设备稳定运行。对于重要的一级负荷，可以双路供电，采用备用自动投入装置，保证可靠供电。

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