浅谈部分变电站中性点经消弧线圈系统改造为小电阻接地系统的必要性

浅谈部分变电站中性点经消弧线圈系统改造为小电阻接地系统的必要性

李航

北京三电科能电力工程设计有限公司 北京市 100000

现代社会的进步和城市的发展，使10kV配电网逐步由架空线路向电缆线路转变，导致单相接地故障发生时，消弧线圈容量不足，导致中性点经消弧线圈接地系统无法达到理想效果，于是小电阻接地方式得到了逐步推广，近年来，更多的变电站接受了改造与升级，转变为小电阻接地方式，相比中性点经消弧线圈接地的运行方式，有了更多的优势。

关键词：配电网；单相接地故障；消弧线圈接地；小电阻接地

随着社会的不断发展，用电量的不断增大，我国的10kV配电系统也逐渐从传统的架空配电网线路向架空、电缆混合配电网形式发展，现阶段建设的变电站也有纯电缆化的发展趋势。之前，10kV以架空线路为主的配电网的接地形式基本采用中性点不接地、中性点经消弧线圈接地的形式，但随着时间的推移，原有的配电网形式已经逐渐无法跟随配电网发展建设的脚步，于是越来越多的10kV配电系统采用中性点经小电阻接地的运行方式。

一、中性点经消弧线圈接地的运行方式的特点

在电源中性点经消弧线圈接地的运行方式下，当发生单相接地故障时，故障相电压为零，非故障相上升至线电压，流经消弧线圈的电感性电流与单相接地的电容性故障电流相互抵消，使故障电流得到补偿，补偿后的残余电流变得很小，不足以维持电弧，从而自行熄灭，这是中性点经消弧线圈接地形式的独特优点。单相接地状态下，各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，三相用电设备的正常工作并未受到影响，因此该系统的三相用电设备仍能照常运行，但带故障运行时间一般不超过2h，应有保护装置在接地故障时及时发出报警信号，为运行人员查找和处理事故提供了时间条件，目前，该接地方式在架空和电缆混合网络得到了广泛应用。

然而，随着城市化进程的不断推进，用电负荷逐渐增大，架空线因受送电容量和线路走廊的限制，已远不能满足负荷增长的需要，为此不得不在市区内用大量埋地电缆供电。而电缆线路越来越多，使得接地电容电流显著增加，所需消弧线圈的容量越来越大，安装不便，容量面临不足，而电缆长度也在不断变化，无法即时性调整消弧线圈的参数来达到要求。但采用该接地运行方式不能快速、准确地定位故障位置。而电容电流是时刻变化的，消弧线圈无法在运行中实时调整补偿的容量，这样就不能保证电网始终保持在过补偿状态，甚至导致谐振，出现不能熄灭弧光的问题。

二、中性点经小电阻接地的运行方式的特点

对配电网中性点接地方式进行选择时，主要需考虑配电网电容电流的大小，电容电流可按以下电力工程电气设计手册中公式计算：

（1）架空线路，电容电流可按下式估算。

Ie=(2.7～3.3)Ue×L×10^-3

式中：Ue为线路的额定电压，kV；L为架空线长度，km；2.7为适用于无架空地线线路的系数；3.3为适用于有架空地线线路的系数。

（2）电缆线路，电容电流可按下式估算。

Ie=0.1Ue×L

式中：Ue为线路的额定电压，kV；L为架空线长度，km。

以上公式可以看出，电缆长度对单相接地电容电流的影响约为架空线路长度对单相接地电容电流的影响的30～37倍，也就是说，随着纯架空线路向架空、电缆混合配电网发展的过程中，单相接地电容电流会明显增加，城市配电网规划设计规范GB50613-2010规定，当单相接地电容电流超过10A、小于100A～150A时，宜采用经消弧线圈接地方式；当单相接地电容电流超过100A～150A 时，或为全电缆网时，宜采用低电阻接地方式。中性点经小电阻接地的运行方式有如下特点：

（1）系统单相接地时，非故障相对地电压不升高，故供电设备的耐压水平只需按照相电压来考虑绝缘等级，降低了电器的造价。

（2）降低了中性点的故障电压。在变压器的中性点（或借用接地变压器引出中性点）串接一电阻，使接地电阻、线路、对地电容形成回路，能有效控制谐振过电压，中性点经过小电阻接地，则中性点电位低于相电压，可以有效限制故障相电压。

（3）可快速切除故障。系统发生单相接地故障时，零序电流互感器采集到故障电流信息，传递给继电保护装置，可以快速准确地定位故障，动作于跳闸，切断故障电路，使故障不会向更严重的程度发展，保证了线路设备和人身的安全。

三、结语

与中性点经消弧线圈接地方式相比，小电阻接地系统降低了设备的绝缘要求，节约了投资，可有效限制过电压，准确定位故障点，可以快速切除故障，有着更多的优势，更能适应越来越多的电缆覆盖的配电网，体现出了变电站由中性点经消弧线圈系统改造为小电阻接地系统的必要性。

参考文献

[1]GB50613-2010城市配电网规划设计规范

[2]西北电力设计院.电力工程电气设计手册.中国电力出版社，1991

[3]DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

[4]GB/T 50065-2011 交流电气装置的接地设计规范