10kV配网小电阻接地系统运行方式分析

蒋彦君 毛 源 林 柏 陈星余

（广西电网有限责任公司防城港供电局）

0 引言

当前，随着我国各大城镇的快速发展，对用电的要求也在不断提高，导致了电网的超负荷运行。10kV配网是我国目前最重要的电力系统之一，在我国的电力系统中占有重要地位。随着对电能的需求量越来越大，配网中的电流也越来越大，常规的接地方式已不能适应配网的需要，许多供电公司都在对10kV配网进行改进，以确保10kV配网的安全性和稳定性［1］。常规的消弧线圈接地方式存在着工作过程繁琐、对绝缘性能要求高、易产生过压等问题，给配电网的安全稳定带来了很大的威胁。采用小电阻接地方式可以较好地解决上述问题，从而保证配电网的安全稳定。

1 消弧线圈接地的缺点

在使用消弧线圈接地的时候，各接头的标准电流与系统实际的补偿电流之间存在着一定的偏差，如果这个偏差过大，就会造成系统出现谐振的问题。在真实的配电网中，由于真实的电容电流与理论的电容电流之间存在很大的差异，使得对消弧线圈的补偿无法达到很高的精度［2］。在中性点，采用消弧线圈虽然可以有效地减少过电压，但仍无法有效地抑制过电压，对配网系统的绝缘性能提出了更高的要求。当配电网络发生单相接地时，对其在人群稠密区域内的测距将产生很大的困难。

2 分析接地方式优缺点

2.1 消弧线圈接地方式

消弧线圈的真实补偿电流与其各个分支的额定电流相差很大，在工作过程中会出现并联共振，有的情况下可达15%。针对由架空线-电缆组成的混联电网，其真实的容量与理论值存在很大的差异，使其精度很难得到保障。接地体系指的是中性点通过消弧线圈接地，对接地故障点进行检测的过程，当出现相接触地故障时，后果将十分严重，对居住密度较大的供电区域造成了直接的影响。中性点经消弧线圈接地系统不能减少弧光接地过电压的幅值，只能减少弧光接地过电压的几率，对设备绝缘会造成一定的威胁，使系统设备长时间承受过电压。

2.2 小电阻的接地方式优点

在配电网中，采用了小电阻接地来取代原来的接地方法。由于接地电弧的放电具有很强的危险性，所以必须将接地电弧熄灭，然而在熄灭了接地电弧之后，仍然会在电路中留下很多的电荷，从而在重新出现燃弧时，将会积累很多的电荷，造成电压的不断上升［3］。而采用小电阻接地则能够很好地解决这一问题，在将接地电弧熄灭之后，电路中剩余的电荷会被电阻泄放，从而不会积累很多的电荷，使得电路中的过电压不会继续上升。当前，在国内配电网中，普遍存在着一些常见的“共振”现象，这些“共振”会导致过电压，给配电网的安全稳定带来很大的威胁，应尽量避免这种情况发生。采用低阻接地方式，可以有效地降低配电网络中出现的谐波，确保配电网络的安全稳定。在低阻接地体系中，具有更可靠的继电保护设备，比如零序过流、速度限制等问题。当一个线路出现了故障，零序过流能够通过线路上的电流增加来精确地判定并记载出线路上的缺陷，然后启动限速开关，快速地截断线路上的故障，从而防止了线路的继续恶化。在中性点采用小电阻接地的配电网中，利用小电阻接地系统，更好的限制过电压的数值，将过电压压制在一个较低的数值范围之内，配电网中的电气设备就不会受到过大的电压的影响，而且还会大大减少受到过电压的时间，对电气设备产生很好的保护，使电气设备更好的工作，进而使整个电力系统安全稳定的运行。

3 10k V小电阻接地系统方式

近年来，由于大量的电缆线的投入和应用，使得其容量大大增加。目前，在对变电站电容电流进行测量的过程中，一些变电站接地电容电流的实测值与计算值有一定的偏差，而且一些已经达到420A。10kV中性点经电阻接地是目前常用的一种方法，其特点是在城市中心地区，在继电保护跳闸、电网出现单相接地故障时，可以最大程度地保证中心地区的人身安全［4］。在现实生活中，小电阻接地系统在电缆化及电容电流量较大的电网系统中得到了大量的使用，其主要的优势可分为四个方面： （1）小电阻系统在实际运行过程中，接地过电压较低，熄弧效果结束后，地容残荷释放的有效途径就是中性点电阻。与普通的短路情况比较，下一次短路时的放电电压与普通短路情况相当，不容易出现高的过压； （2）在出现接地故障后，工作时的过电压降低，零序保护作用能够立即切断出现故障的线路，所以工作时的过电情况出现的可能性很小；（3）当电力网络中的中线小电阻接地后，其非共振电压相当于一个阻尼电阻，与此同时，还必须将其并联到电路的两端，从而基本消除了电力网络中出现的非共振过电压； （4）安全性高，不容易发生电击和火警，其原因在于零序保护的相对动作时间非常短暂。

4 运行注意事项

在具体的使用中，对于与导线相连的线路，可以采用不同的方法。其接地故障对应的应对方法及断开供电方法，在具体的运行中，与一般的方法都有很大的区别。

4.1 操作要求

（1）线路间的接地网是互相平行的。通常情况下，由于存在着单相的接地电流，所以不能采用并联方式。但此操作方法也能用于发生异常和关机等状况。当母线彼此并联时，如果有两个接地网，则要共享一组接地网；（2）在接地网投入使用后，对接地网模式的变更，须经总工审批；（3）当零序保护没有出现故障时，两个节点的母线上可以使用一组接地体系。

4.2 接地故障

（1）当采用小电阻接地的方式时，当译码器响应和跳闸响应等出现在低压切换时，需要对每一部分的输出零序进行足够的检测； （2）为了迅速地判断出该故障，特别是当出现了单相接地条件时［5］；（3）如果其他部分都运行良好，那么在中性点的情况下，需要对系统内的所有关联的节点进行有效的检查。在退出之后，要再次进行合闸，按照已知的状况，进行逐个排除，在排除的过程中，如果出现了不正常的状况，就要立即切断刀闸和开关，并且还要对一些出口的电源进行快速的回复； （4）当发生短路事故时，在断开接地后，立即断开断路器及开关，并及时做好记录及汇报，并迅速确保局部电力供应；（5）在经过几次检查没有找到的情况下，再对各生产线进行一次运输。

5 10k V小电阻接地运行方式评价

5.1 供电可靠性

目前，我国城市的电力网络大多采用电缆作为输电媒介。但是，传统的中性点不接地或经消弧线圈接地的特点是，当出现单相接地故障时，可以使系统带故障运转两个小时而不中断。传统接地装置没有合适的收纳平台，容易出现脏、乱、差的后果，且接地线容易互相缠绕，给施工人员施工和回收都造成很大不便，如下图所示。但是，这个特点在城市电网中还不能满足其需求。因此，上述两种方法均不适用于目前的城区电力网。当电网系统发生故障时，不应在其状态下进行，若在其状态下长期处于故障，则极有可能导致系统出现电弧短路，并导致电缆起火。

图 传统接地工具

但由于单相接地的原因，还可能引起母线的短路，造成电网的断电及变压器的损毁。但是，当将小电阻接地方法应用到城市的配网中之后，可以明显地减少绝缘事故的发生，从而提高了电力系统供电的可靠性。此外，在配电网的架空线路上，还可以采用自动重合闸的方法来降低用户的停电次数，从而保障用户用电的需要。

5.2 继电保护方式

在城镇配电网络中，采用小电阻接地的中性点，充分发挥继电保护的作用，减少短路和断开的面积。针对在发生单相接地故障时，系统中出现的零序电流会迅速增大的特点，提出了在继电保护中增设零序保护以避免其带来的不良后果。为了避免因开关动作而造成的不良影响，对继电器进行了零序电流变压器、零序接地等保护［6］。

6 智能接地线装置应用

智能接地线测量接地电阻的基本原理是测量回路电阻。传感器先给被测接地回路一个激励脉冲信号，在被测回路上感应一个脉冲电势E，在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。传感器对E及I进行测量，并通过公式：R＝E／I，即可得到被测回路电阻。

回路电阻指在通过大地连成回路的接地系统中，两个接地点对地的接地电阻值、接地线的阻值的综合值。

在大型地网中，例如变电站接地、油库接地、楼盘建筑接地等，它们在地下都是一个整体的大型地网，同时有多根接地引下线引出地面，并在地面上也连接在一起的。对于这样的大型接地系统，其地网最大对角线距离一般几百米到几千米，测试这样的大型地网的接地电阻是非常麻烦和困难的。若有接地电阻不合格，基本是出在接地引下线与地网间的连接位置，工程改造就是开挖接地引下线位置，再重新焊接接地引下线。所以，对于大型地网，我们可以在主接地引下线和支接地引下线上安装检测仪，监测接地引下线与地下网间的连接状况就可以了，通过检测其金属回路联结电阻值来判断接地引下线的接地状况。

若接地点A、接地点B之间若没有架空线，在地面上没有连接在一起，则接地点A、接地点B为独立的单点接地。则智能接地线不能直接测试单点接地系统的接地电阻值。此时需要增加一个或两个辅助地极，构成回路，再安装智能接地线。对于近距离内有2个或2个以上的单点接地系统，可以将各单点接地系统的接地引下线在地面上用金属导体连接起来，形成回路。

对于使用多组智能接地线的系统，被测试接地极为A，另做的两个辅助地极为B、C。接地极A、B、C在地面上连接在一起。能精确测试出A点的接地电阻值。计算如下：

其中：R1、R2、R3为检测仪的检测结果；RA、RB、RC为三个接地极对地的接地电阻值。通过对上述三元方程求解，可以精确得出被测接地极RA的接地电阻值，同时也知道辅助地极RB、RC的接地电阻值及RA、RB、RC三点并联后的接地电阻值。

7 结束语

综上所述，在目前的阶段，10kV配电网的电缆线路所占的比重很大，在市区中架空线路的补偿比较困难，并且具有电容电流大，已经逐渐实现了绝缘化的特征。但是，在市区10kV范围内，中性点经小电阻接地方式更加适用，与10kV系统中的消弧线圈或中性点绝缘接地方式比较起来，这样的10kV配电网供电更加可靠，安全性和经济性也更加合理。