小电流及小电阻接地方式问题分析

小电流及小电阻接地方式问题分析摘要：通过阐述10kV系统小电流接地及小电阻接地方式的特点，针对生产运行中出现的问题进行分析，提出解决方案。关键词：中性点；小电流；小电阻；接地在电力系统的安全问题上，必须避免的灾害性事故是重大设备损坏，因补偿不足产生谐振过电压，造成设备损坏现象时有发生。电力中性点的运行方式对电网经济性、安全可靠性影响重大1中性点的运行方式中性点的运行方式主要分两类：直接接地和不接地。1.1直接接地变压器中性点直接接地，地网接地电阻小于0.5欧姆或更小。其特点是供电可靠性低，因系统中某相接地时，出现了除中性点外的另一个接地点，构成了一个短路回路，其它两相对地电压基本不变，接地点的电流很大，甚至会超过三相短路电流，因此又称大电流接地系统。为了防止损坏设备，必须迅速切除接地相甚至三相。1.2不接地系统不接地系统包括中性点不接地和中性点经消弧线圈接两种方式，地网接地电阻小于10欧姆。其特点是供电可靠性高，因这种系统中某相接地时，不构成短路回路，接地相电流也不大，因此又称小电流接地系统，不必迅速切除接地相，但这时接地相对地电压降低，金属性接地时对地电压降至零，非接地相的对地电压升高，最高达到线相电压，对绝缘水平要求高。在电压等级较高的系统中，绝缘费用在设备总价格中占很大比例，降低绝缘水平带来的经济效益很显著，一般采用中性点直接接地方式，因此在我国110kV及以上系统，中性点采用直接接地，60kV及以下系统采用中性点不接地。2中性点经消弧线圈接地根据《电力部部颁规程交流绝缘DL-T620-1997》在3～60KV网络，容性电流超过下列数值时，中性点应装设消弧线圈：3～10KV网络10A；35～60KV网络10A；单相接地残流不大于10A。由于导线对地有电容，中性点不接地系统中某相接地时，接地点接地相电流属容性电流，而且随网络延伸，电流也越大以至完全有可能使接地点电弧不能熄灭并引起弧光接地过电压，甚至发展成严重系统事故，由于装了消弧线圈，构成了另一个回路，接地点接地相电流中增加了一个感性电流分量和装消弧线圈前的容性电流分量相抵消，减小了接地点电流，使电弧易于自行熄灭，提高了供电可靠性。中性点经消弧线圈接地时又分过补偿和欠补偿。过补偿：指感性电流IL大于容性电流IC时的补偿方式；欠补偿：指感性电流IL小于容性电流IC时的补偿方式。2.1运行中存在的问题为适应城市规划和市政建设的需要，城市电网已逐步实现电缆网供电。在负荷密集、供电半径短，以电缆线路为主且多数用户具备双电源或已形成环网的中性点不接地方式暴露出许多问题：A、对地电容电流增大，造成消弧设备增加，增加了投资并多占了空间。B、消弧线圈的分接头必须随运行方式而调整补偿度，操作繁琐，变电站运行人员操作量增大。C、10kV配电系统为中性点不接地或经消弧线圈接地方式，绝缘标准较高，根据规程规定，这种方式在发生单相接地故障时可继续运行2小时。这种接地方式的过电压高，包括工频过电压、弧光接地过电压、各种谐振过电压，且持续时间长，特别是10kV中性点不接地系统在一定的条件下，极度易引起铁磁谐振过电压事故，导致电压互感器烧毁或熔丝熔断，避雷器爆炸等危害，它们对设备绝缘和氧化锌避雷器的安全运行是一种较严重的威胁。D、当发生单相接故障时，寻找接地点很麻烦。E、不接地系统发生单相接地故障可运行2小时，因电压升高，不利于氧化锌避雷器的应用。2.2解决措施A、产生谐振条件是ZL=ZC，其原因是脱谐度不够，PC不配合。下列激发条件可造成谐振：电压互感器的突然投入；线路发生单相接地（包括弧光接地）；系统运行方式突然改变或某些电气设备投切；系统负荷发生较大的波动；电网频率波动；负荷的不平衡变化等。发生铁磁谐振过电压主要是在外界激发条件作用下，使压变饱和，中性点产生位移电压而发生的，同时要符合以下四个条件：电源变压器为三角形接线或中性点不接地的星形接线，以及中性点不接地的电网；单台或多台电压互感器的中性点直接接地，同时零序电压线圈接近开路状态；母线或电网各相的对地电容与电压互感器各相的对地电感相接近，且初始感抗必须大于容抗；因电压或励磁涌流的冲击，使电压互感器的铁芯三相发生不同程度的饱和，当电源投入或单相接地故障清除时，以及瞬间的传递过电压发生时，均可激发铁磁谐振过电压。B、消除谐振要及时改变网络参数。发空母线时，因三相对地电压不平衡产生谐振，谐振激化原因是电压高、负荷重，采取发出消弧线圈或一条线路、一条电缆、电容器即可消除。当合母联时发生谐振应拉开母联，退回原操作；母线带特定长度的线路，如拉合线路间某油闸出现谐振，退回原操作。或采取移油闸躲开谐振。C、接地、PT保险断与谐振区别：发生接地时接地相电压降降，可降至零，其他两相电压升高，无弧光产生；PT保险断时断相电压为零，其他相电压保持不变，PT保险断时经常发生在突然接地或雷击情况下；而发生谐振时母线发出“咝咝”声。3小电阻接地系统中性点经小电阻接地的系统称为小电阻接地系统。其特点是：A、降低单相接地工频过电压，消除了PT谐振过电压和大部分断线谐振过电压。发生单项接地时，接地相对地电压很低，金属性接地时对地电压降至零，其它两相对地电压略有升高。B、避免了行人触电事故的发生。由于接地点对地电压很低，接地点周围的跨步电压也很低，减小了对接地点周围的行人产生的危害。C、中性点经电阻接地方式为10kV电网中使用残压最低的氧化锌避雷器创造了条件。D、在北京地区采用中性点经10欧姆电阻接地，零序电流接地相的电流根据接地点的电阻和中性点电阻之和而变化，在金属性接地时对地电流不超过600A。3.1存在的问题A、变电站中性点经消弧线圈接地方式改为经小电阻接地方式后，用户内部接地方式没有改造或零序保护没有投入，用户内部单相接地故障引起上级保护动作。B、架空线路、电缆线路保护整定值不同，如果线路资料不齐全，易造成定值误整定。C、在保证人身安全的前提下，零序保护配置存在线路零序保护定值误整定或开关拒动情况下，接地变保护动作跳闸，造成变电站母线失电现象。D、电缆接地线的穿入零序CT方法不正确，造成保护动作不正确。E、当线路出线为双电缆时，CT二次接线不正确，易造成保护拒动。3.2解决措施A、当出线为双电缆时，两只CT二次应并联接线，为确保保护正确动作，不能漏接线。B、由于小电阻接地系统发生单相接地时故障点电流可能很小，保护定值较小，采用合成法形成零序电流比较困难，一般出线采用电缆外套装可拆卸CT。当套装CT时，应注意电缆接地线的穿入方法并检查CT二次连片是否安装牢固。C、接地变的零序CT装于接地变与小电阻之间的引线处，接地变本身无专用断路器时，其零序保护一段时间吊母联，二段时间吊主开关，三段时间切除主变，接地变本身不再装设其他保护，当变压器所代负荷为架空和电缆混合线路时，接地变零序保护的电流定值应以作为架空线路后备为原则，在线路零序保护定值误整定或开关拒动情况下，接地变保护动作跳闸，造成变电站母线失电现象。D、架空线路故障时故障电流可能很小，但故障点跨步电压较低，对人身危害较小，采用低定值；电缆线路故障时故障电流较大，定值较高；对已改造为小电阻接地方式，用户的接地方式需同步改造，并要求投入零序保护。结论在以架空线为主体的配电网中，外力或雷电造成的瞬时单相接地故障占很大比例，因此，在这类配电网中采用中性点经消弧线圈接地方式的优越性是明显的；在城市中心区，配电网以电缆线路为主，为解决经消弧线圈接地方式出现的诸多问题，配电系统中性点采用小电阻接地方式。