10kV配电网中性点接地方式与转供电技术研究分析

国网宁夏电力公司吴忠供电公司 王鑫

1 引言

随着电力系统的不断发展，10kV 配电网运行质量受到更多的关注，本文结合供电实际情况和应用要求，全面分析线路特征，从而落实规范化供电管理技术，更好地抑制配电系统中弧光接地电压等造成的影响。

2 10kV配电网中性点接地方式分析

在传统的城市配电网应用体系中，更多的是环网供电和多电源供电。因此，电缆出线为主的电网结构模式会影响电容电流参数，相较于中性点经消弧线圈接地，中性点经小电阻接地方式具有显著的优势。中性点经小电阻接地方式参数如表1所示。

表1 中性点经小电阻接地方式参数

电阻本身是阻尼元件，能够有效降低谐振过电压造成的影响。中性点经小电阻这种接地处理方式能够显著降低操作过电压造成的影响。在电缆线路接地故障处理过程中，多数故障为永久性故障，一般无法带故障运行，因此，一旦出现单相接地故障，中性点经小电阻接地方式和零序保护模式就能够形成良好的配合机制，及时完成故障的切除，也为故障线路重合闸管理提供支持[1]。中性点经小电阻接地方式能够适用于电容电流参数较大范围的动态变化。

3 10kV配电网转供电技术方案

在10kV 配电网转供电处理工作中，需要关注接地处理的具体要求，保证继电保护装置动作效能满足应用要求，选取适配的处理方式，及时完成告警控制和处理，为减少故障造成的损失提供保障。

3.1 案例情况

结合供电管理要求，需要建立更加可控的10kV配电网应用管理系统。本文以国网某市电力公司市南架空线路为例，线路总长为1915km，电缆线路的总长达到6901km，电缆线路占比较高。为此，10kV 母线设置4 条出线结构，1 条架空线路、3 条电缆线路[2]，系统接地结构如图1所示。

图1 系统接地结构

由图1可知，10kV 配电网结构中10kV 侧母线利用的是单母分段接地处理模式，正常状态下母线独自运行，每台主变配合一段母线就能实现互为备用的处理。依据规范要求，10kV配电系统架空线路选取的是铝绞线，尺寸为185.0mm2，数量为19根，直径为3.5mm，截面积达到182.8mm2。借助架空出线和电缆出线的线路参数对比，能够有效了解架空线路的应用控制水平，维持系统综合管理效果[3]。

3.2 电气特性

结合10kV 配电网接地处理方式的改造方案可知，在实际运行环境中需要落实不同接地方式的转供电处理。转供电方式是10kV 配电网接地方式退出消弧线圈、退出小电阻、并列运行状态下的小电阻接地侧非合环路线，对单相故障问题进行相应处理情况的对比评估。

3.2.1 合环方式—退出消弧线圈

在合环操作开始前完成消弧线圈的退出处理，将其实际的接地方式转变为不接地，并且将其和小电阻接地方式予以合环操作，待合环作业完成后就能够获取有且仅有一个的接地点，实现经小电阻接地的转型。不同位置单相接地故障状态下零序电流波形如图2所示。

图2 不同位置单相接地故障状态下零序电流波形

由图2可知，在f1、f2 位置发生单项接地故障后，线路的零序电流变化也会随之产生不同程度的改变[4]。在f1 位置，小电阻侧非合环线的零序电流参数接近150A，原有的零序保护模式展开动作，并实现故障线路的隔离。结合合环后线路增长的实际情况，电容电流参数也在增加，若是没有配置对应的零序方向保护机制，零序过流保护环节会出现较为严重的误动现象。而在f2 单相接地故障状态下，线路的零序电流接近200A，线路小电阻侧零序保护可靠性动作应用效果较为突出，在切断故障线路后，原有的消弧线圈接地系统尽管依旧运行，却没有及时消解故障，就会出现不接地系统单相接地故障问题。在实际合环处理环节中，需要在合环开关位置展开保护处理，有效进行跳开合环开关的控制工作，确保闭锁小电阻系统侧零序保护工作顺利展开，也为原有的消弧线圈应用过程提供告警信息。

3.2.2 合环方式—退出小电阻

在合环操作开始前退出小电阻，采取不接地处理模式，完成消弧线圈接地系统合环运行管理工作，并将系统改为经消弧线圈接地运行，零序电流此时不会出现通路状态。设定在消弧线圈合环前予以电容电流调谐，若是稳态电流在180A 以上，则会直接形成间歇性弧光接地。合环方式单相接地故障时故障点电流波形如图3所示。在这种合环方式中，需要考量小电阻接地系统电容电流参数变化。在合环运行工作开始后，消弧线圈无法满足过补偿，甚至出现较为严重的谐振过电压现象。此时会对系统的运行稳定性产生影响，消弧线圈只能暂时退出，所以这种合环处理方式的安全风险较大。

图3 合环方式单相接地故障时故障点电流波形

3.2.3 合环方式—并行运行

在合环操作开始前，只需要将两种接地处理方式直接进行合环处理。两种基础性接地处理模式处于并存状态。基于相关参数的汇总后分析可知，f1位置单相接地故障时，小电阻侧非合环零序电流和第一种合环方式发生单相接地故障的时间、数值参数较为一致，对应的故障隔离模式也类似。在f2 位置上的故障并没有得到有效隔离，要想满足运行要求，就要在选线装置和保护系统方面予以控制，并在合环开关位置上设置具体的保护模式，以便能够及时进行故障分析和评估，确保跳开合环开关的同时满足隔离故障。最关键的是，合环方式在跳开合欢开关的同时，还能够保证闭锁小电阻系统侧零序保护工作顺利落实，第一时间对消弧线圈系统发出警告指令。所以综合考量设置、安全以及运行稳定等因素，选取第三种合环处理方式较为合理。

4 建模仿真

基于变压器中性点电压参数可知，在建立基础计算模型的同时，需要依据10kV 配电网系统等值电路模型建立相关体系，并充分发挥分布参数的模拟优势，更好地维持良好的对地电容电流管理效能。

4.1 单相接地故障的暂态过电压

一次燃弧过电压最大值与电流和电阻的关系如表2所示。

表2 一次燃弧过电压最大值与电流和电阻的关系（单位:V)

由表2可知，数值会随着中性点电阻的增加而增大，但是对应的增幅有限，在中性点电阻增加的过程中，中性点暂态电压也会增加，表明中性点小电阻阻值要控制在合理范围内才能够更好地维持后续作业。

中性点电压波形如图4所示。

图4 中性点电压波形

设定电缆线路A 相出现单相接地故障，对应的小电阻接地方式为三相电压波形、中性点电压波形和接地点电流波形。小电阻接地对于中性点电压偏移能够予以有效控制，以便能够建立更加可控规范的管理模式。单相接地故障发生后中性点电压幅值和电流幅值都会降低，对应的非故障相电压也会随之升高1.3倍，此时，接地点电流增加，就能够更好地完成接地故障选线工作，在继电保护配合下及时完成故障切除。

4.2 中性点经消弧线圈接地方式

在消弧线圈选取接地方式的过程中，为了保证后续作业的安全性和规范性，一般在单相接地过程进入稳态后陆续开展，消弧线圈能够有效对线路予以补偿，确保对地电容电流参数满足预期，一定程度上提高熄弧后系统储能管理的水平，保证系统电压得以优化。因为此时系统过电压数值较大，所以线路对地电容和消弧线圈电感等电压参数都维持较低参数范围内。

4.3 中性点接地运行处理优化

在中性点接地方式改造处理环节中，需要结合不同接地处理模式的运行特点进行综合评估，确保能对不同状态下的电流特性予以分析，利用直接合环运行的方式能够提升保护操作的实效性，完成闭锁装置保护管控和告警信息的实效性升级，为系统安全可靠运行提供保障。

5 结语

传统中性点经消弧线圈已经不能够满足配网的应用要求，因此，为了建立完整的系统管理模式，在10kV 配电网中性点接地运行方式转变处理环节中，整合具体的合环控制模式，有效实现弧光接地电压的限制处理，保证了系统运行的安全性和可靠性，为配电网可持续健康发展奠定坚实基础。