10 kV配电网多种接地方式并存下运行方式调整策略研究

谢水杰

摘 要：近年来，城市配电网中架空线路逐渐改造为埋地电力电缆供电。为满足城市电网发展需求，原有的配电网接地系统也需要进行相应的调整。在此背景下，通过分析各种接地方式的优缺点，总结了10 kV配电网系统接地方式的改造方向。针对10 kV系统接地方式改造现状，对不同接地方式组合下的运行方式调整策略进行深入研究，并指出相关运维注意事项，为其他小电流接地电网系统遇到类似问题时的运行方式调整提供了借鉴经验。

关键词：10 kV配电网;接地方式;运行方式;调整策略

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）31-0046-03

Study on Operation Mode Adjustment Strategy under the

Coexistence of Multiple Grounding Modes in 10 kV Distribution Network

XIE Shuijie

（Jieyang Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.， Ltd.， Jieyang Guangdong 522000）

Abstract： In recent years， the overhead lines in urban distribution network are gradually transformed into power supply by buried power cables. In order to meet the development needs of urban power network， the original grounding system of distribution network also needs to be adjusted accordingly. In this context， this paper first summarizes the improvement direction of grounding mode of 10 kV distribution network system by analyzing the advantages and disadvantages of various grounding modes. In view of the current status of 10 kV system grounding mode transformation， the operation mode adjustment strategy under different grounding mode combination is deeply studied， and the relevant operation and maintenance considerations are pointed out， which provides experience for other small current grounding power system to adjust the operation mode when similar problems are encountered.

Keywords： 10 kV distribution network;grounding mode;operation mode;adjustment strategy

1 10 kV配電网系统接地方式改造方向

我国10 kV系统中性点目前主要有4种接地方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地以及中性点经消弧线圈并小电阻接地。

1.1 中性点不接地方式

中性点不接地方式的优点是结构简单、投资少，在电网发展早期得到了广泛应用。但随着城市电网的不断发展扩容，电缆线路的占比不断提高。10 kV系统单相接地短路故障时，接地电容电流很多超过了限制定值10 A[1]，且由于发生单相接地故障后线路不会跳闸，容易扩大故障范围造成电力事故，因此后续新投产的变电站逐渐要求将其改为中性点经小电阻接地或者消弧线圈接地。

1.2 中性点经消弧线圈接地方式

中性点经消弧线圈接地方式可以在发生接地故障时补偿电网产生的容性电流。但实际运行时容易出现补偿不当现象而引起谐振过电压和高频振荡电流电弧效，引发相间短路，对系统设备及线路绝缘水平要求较高而导致造价偏高，接地选线装置选线准确率不高，发生故障不直接切除时容易引发电力人身事故。

1.3 中性点经小电阻接地方式

对于中性点经小电阻接地，当单相接地时，非故障相相电压短暂升高，对设备危害小，过电压水平得到了限制。因故障线路短路电流大，利用零序过流保护能快速将其检出并隔离，同沟敷设紧凑布置的电缆发生故障时降低其对邻近电缆的影响，能有效防止事故扩大，在运维上也不需要接地装置厂家的技术支持。由于过压水平得到很好的限制，在设备选型上也就降低了对绝缘耐压水平的要求，更为经济适用。

但这种接地方式容易造成供电中断，需要通过投入重合闸来降低影响;馈线开关故障容易因为接地变后备保护造成越级跳闸，扩大事故范围;小电阻接地带来的大电流容易因为保护动作不及时发展成相间短路;没有区分永久故障和瞬时故障，保护结果均动作跳闸，影响供电可靠性;高阻接地故障发生时有可能拒动并发展成相间短路，无法较好地保证人身安全;目前没有佐证跳闸准确率的有效手段。

1.4 中性点经消弧线圈并小电阻接地方式

中性点消弧线圈并小电阻接地方式兼备小电阻接地和消弧线圈接地的优点，具有更好的技术优势。故障发生时先由消弧线圈进行补偿，如果是瞬时性故障，则可以有效解除故障并避免跳闸停电;如果接地时间持续超过10 s，则自动投入小电阻，此时馈线保护动作切除线路故障，极大地降低了线路跳闸率。目前，该方式得到了有效应用，但仍在试点运行阶段，尚未大规模铺开，运行时间和运行经验的积累尚不足。

综上所述，目前针对10 kV系统的新建、改造的工程，应首选小电阻接地方式。如用户对供电可靠性有较高要求，经专题分析后，可选用消弧线圈并联小电阻接地。采用这两种方式，都需要对10 kV馈线配置零序保护。

2 多种接地方式组合下的运行方式调整策略

中性点接地方式改造是逐步推进的长期工程，当主变检修、电压互感器（Phase voltage Transformer，PT）检修或者接地变检修时，就会出现多种接地方式并存的运行方式。

图1为某变电站的正常运行方式，实心开关为合位，空心开关为分位。其中#1接地变为中性点经消弧线圈并小电阻接地方式，#2接地变为中性点经小电阻接地方式，#3接地变为中性点经消弧线圈接地方式;10 kV 1 M母线和10 kV 2 M母线分列运行，10 kV 2 M母线和10 kV 5 M母线并列运行，10 kV 5 M母线和10 kV 6 M母线分列运行。小电阻接地系统原则上不允许不带接地装置和无接地保护运行。正常情况下，接地装置和主变压器须对应运行，在倒闸操作过程中，允许两台接地装置短时并列运行[2]。下面对在图1运行方式下主变检修时、接地变检修时、10 kV备自投动作时的运行方式调整开展讨论。

2.1 主变检修时的方式调整

当#1主变检修时，分4种情况进行调整。

2.1.1 情况一。如果两段母线均为不接地系统，则只需先退出母联开关备自投，再将10 kV 1 M母线和10 kV 2 M母线并列运行;如果1 M母线为不接地系统、2 M母线为消弧线圈接地，则1 M母线出线接地时2 M母线接地选线装置会选线不正确。这时可以根据母线电压来判断选线的结果是否正确，不正确时应继续进行人工轮切。

2.1.2 情况二。如果两段母线均经消弧线圈接地，母线并列后会出现两端消弧线圈并列运行的情况，需要根据消弧装置的类型分情况进行调整。一台为可控硅调谐式自动跟踪消弧线圈，一台为调匝式，或者两台均为调匝式。在该组合方式下，母线并列后，两台消弧线圈装置能根据计算后的电容电流共同提供准确的补偿电流，且可以并列。两台均为可控硅调谐式自动跟踪消弧线圈，当电网单相接地时不能提供准确的补偿电流，因而不能正常运行。当出现这种方式时，需将其中一台消弧线圈停运[3]。

2.1.3 情况三。如果1 M母线为不接地系统或经消弧线圈接地，2 M母线为消弧线圈并小电阻接地或者小电阻接地，则应在母线并列后将2 M母线接地变压器退出运行，否则1 M母线对应的没有改造完成的线路间隔发生单相接地故障无法动作，已完成改造的接地变保护将闭锁备自投，跳开母联开关及另一主变变低开关，导致两段母线均失压，扩大了停电范围。退出消弧线圈并小电阻接地或者小电阻接地后，系统会变成不接地系统或者经消弧线圈接地系统，运行监视人员要做好母线的电压监控。

2.1.4 情况四。如果是消弧线圈并小电阻接地与消弧线圈并小电阻接地，在母线并列后，装置会自动退出一台小电阻;如果一段消弧线圈并小电阻接地，一段为小电阻接地，则应手动退出小电阻接地的接地变;如果两段母线都是小电阻接地，则需要手动退出其中一台接地变。

2.2 PT检修时的方式调整

PT检修时，一般情况下需要将母线并列，再PT二次并列，最后退出待检修PT。两台主变可以选择并列或者不并列。主变并列后，如果定值无法配合或者短路电流太大，则可以将其中一台变低转为热备用状态并启用进线备投模式。母线并列后接地变的方式调整策略与前面主变检修时的方式调整策略一致。

对于主变有两个变低开关的，一般由于两个变低开关所带的两段母线只接一台接地变，要注意其中一个变低开关转热备前，为防止其所在的母线失去中性点，应先将该段母线与其他主变的母线线并列后再将该变低开关转热备用。

2.3 接地变检修下的方式调整

当组合方式为消弧线圈接地与消弧线圈接地、消弧线圈接地与消弧线圈并小电阻接地、不接地系统与小电阻接地、消弧线圈接地与小电阻接地这4种组合方式时，接地变检修会使所在母线变成不接地系统，且由于接地方式的不同和保护配置的差异，不能将对应的母线进行并列，只需要保持原来的分列运行方式即可，但需要加强母线电压监测。若组合方式为消弧线圈并小电阻接地或者小电阻接地与小电阻接地，当接地变检修时，一般将对应母线并列即可，前提是定值不失配、短路电流不超标。如果超标则不得并列，继续保持原来运行方式，做好不接地母线的电压监视工作。

2.4 10 kV备自投动作时的方式调整

在正常接线方式下，当分列运行的两台主变有一台发生故障跳开变低开关时，10 kV母联备自投动作合上10 kV母联开关，这时候可以根据前面提到的4种情况进行相应处理，避免出现两套不能并列的消弧线圈并列运行、非直接接地系统与直接接地系统或者小电阻直接接地系统并列运行。一般由调度运行人员人为进行调整，也可以根据不同动作增加联跳逻辑的途径来实现。

根据技术规范，同一变电站内只能有同一厂家、同一补偿原理的消弧线圈并小电阻装置，如需并列运行，发生接地故障后只允許投入一台小电阻设备。由于非直接接地系统会逐渐全部改造为消弧线圈并小电阻接地或者小电阻直接接地，因此考虑多种接地方式下的联跳逻辑没有太大的现实意义。如果故障变低开关对应的母线为小电阻直接接地，则无论另一段母线为何种接地方式，均应该在并列后退出故障变低开关对应母线的接地变装置。关灿强[4]提出将小电阻接地变开关接入10 kV备自投联跳回路，在备自投成功合上母联开关后，结合母联开关及各小电阻接地变开关位置，经一定时限自动跳开相应小电阻接地变开关，提高故障处置效率。

3 其他运维注意事项

3.1 10 kV母线并列注意事项

变电站内10 kV母线分列运行时，在其中一台接地变长时间退出运行的情况下，为避免该段母线失去接地选线跳闸功能，应结合短路电流是否超标等情况综合考虑10 kV母线是否并列运行。另外，当一段母线经消弧线圈接地或不接地、另一段母线灵活接地或经小电阻接地，两段母线并列运行时，应退出小电阻出口压板。此时系统失去选线及跳闸功能，该接地方式下两段母线不宜长期并列运行。

3.2 定值整定注意事项

接地变本体的小电阻投退时间继电器一般整定为3 s，该定值体现在消弧线圈及小电阻控制屏定值单的备注中，执行定值时应注意该时间继电器是否按要求整定。接地变保护消缺或定检调试时，应注意隔离跳主变变低、跳分段开关及闭锁备自投等关联运行设备的出口回路。

在改造过程中，要做好相关馈线的零序保护定值整定工作，避免误整定造成馈线拒动进而扩大停电范围。像某变电站就因为馈线保护测控装置（ISA-351G）有两组零序电流输入通道定值配置错误造成了越级跳闸事故[5]。该装置的两组通道一个用于不接地系统，采用零序方向过流，其中方向元件可投退，动作于告警或跳闸;一个用于小电阻接地，采用零序过流保护和零序过流加速元件，动作于跳闸。如果两个零序交流电流通道配置错误，将导致保护无法正确动作，进而扩大停电范围，造成越级跳闸事故。所以，调试人员需要熟悉不同保护装置配置的特点和不同运行方式下的定值差异，验收人员要提升自身的业务技能水平，在验收过程中要严格把关，避免出现同类型事故。

4 结语

本文从10 kV配电网系统接地方式改造的背景出发，介绍了配电网中性改造的发展历程和改造思路，10 kV配电网系统最终将形成以小电阻直接接地为主、消弧线圈并联小电阻接地为辅的运行方式。针对改造过程中出现的多种接地方式组合，考虑各种接地方式组合运行的特点，从而制定相应的运行方式调整策略，提高供电可靠性和电网的安全运行水平。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范：GB/T 50064—2014[S].北京：中国计划出版社，2014.

[2]广东电网有限责任公司.广东电网主网调度运行操作管理实施细则：Q/CSG—GPG 2 12 014—2019[S].北京：中国电力出版社，2019.

[3]曲双燕，茅建华.并列运行的兩台自动跟踪消弧线圈对地电容电流计算公式的改进[J].上海电力学院学报，2006（2）：129-132.

[4]关灿强.变电站10 kV小电阻接地系统运行方式分析[J].机电信息，2019（27）：8-9.

[5]周俊宇.消弧线圈并联小电阻接地方式下开关越级跳闸的案例分析[J].中国电业，2019（11）：11-15.