摘要：随着配电网发展，城市电网普遍存在10kV电缆线路多、电容电流增大的问题。10kV系统中性点经消弧线圈接地方式的弊端逐渐凸显，主要表现为系统单相接地故障时，不易在短时间内准确发现故障点，容易发展成相间短路甚至多线故障等。将10k V系统中性点接地方式由经消弧线圈接地改为经小电阻接地是解决以上问题的途径之一，但仍需结合系统现状和发展规划进行技术经济比较，全面考虑系统接地方式。
关键词：电力系统；10 kV配电网；接地方式；故障处理
引言
随着经济与社会的发展，城市居民用电规模越来越大，电缆线路越来越多，对地电容电流急剧增加，导致10kV电力系统单相接地故障发生次数越来越多，甚至引发更大的事故，优化10kV配电网接地方式，减少单项接地方式造成的故障，提高系统的安全性和稳定性，是电力系统及其工作人员面临的重要问题。
1电力系统中性点接地方式的选择与遵循的原则
1.1经济因素
电力系统选择中性接地方式，最重要的是考虑经济因素的影响。因为用电规模越来越大，对电压等级的要求越来越高，尤其是输变电设备方面，需要投入更多的绝缘费用，这部分费用在总投资中的占比越来越大。而中心点选择科学合理的接地方式，可以降低绝缘水平，降低设备造价，提升经济效益。
1.2安全供电质量因素
单相接地故障会对安全供电质量造成影响，主要有4个因素：①故障电流数据；②故障电压数据；③中性点位移电压数据；④故障持续时间。210kV配电网常见接地故障（1）金属性接地。导体与地之间完全接触，且连接电阻非常小，此时的故障相电压几乎为零，非故障相电压增大到与接近线电压接近或持平的程度。（2）非金属性接地。指导体不完全接地，有时接通有时不接通且连接电阻很大，如果发生这种故障，此时相电压处于零和相电压之间，相电压就会处于和线电压与非故障相电压之间。（3）因为用户使用不当出现的单相接地。高压单相接地产生的最主要原因是用户管理不当。因为在配电线路上，用户的占比非常大，如果用户的设备产生单相接地故障，查找难度大。查找用户设备故障，要先要确定故障发生的范围，然后再分开用户设备的跌落式熔断器。（4）电网分支线高压一相开路。电网分支线的高压一相开路也就是高压熔丝熔断一相，这种情况大多发生在负荷相对较大的分支线路中，出现故障后，相电压是正常相电压的30.2倍，而非故障相电压不发生改变或也是正常相电压的30.2倍。（5）电网分支线的高压二相开路。即高压熔丝熔断二相。（6）铁磁谐振。在高压回路中，因为电气设备如线路等对地存在分布电容，再加上非线性铁磁元件如电压互感器等存在电感，满足谐振构成的必要条件，如果系统电压发生扰动，会有激发谐振的可能，因为铁磁元件的非线性，如铁芯饱和时感抗减小，导致谐振的进一步增大，一旦出现wL=1/wC，该谐振就是铁磁谐振。铁磁谐振对地过电压非常高，很可能会达到额定电压的几倍甚至几十倍以上，使瓷绝缘出现放电故障，绝缘子和套管等铁件也会出现电晕，电压互感器一次熔断器熔断，严重时会损坏设备。
3 10 kV配电网中性点不直接接地运行中存在的问题
（1）在中性点不直接接地系统中，当发生单相接地故障时，如果接地电流＜10 A，电弧能自动熄灭，不会跳闸，这种方式只对造成人触电的安全性好，但不利于电网运行的稳定性；对于（3～10）kV电网，当单相接地故障电流＞30A时，应装设消弧线圈，中性点可以使用消弧线圈接地，出现单相接地故障，消弧线圈就会对故障电流进行自动补偿，可以带故障运行2h。如果2h后不能自动灭弧恢复线路，就会出现跳闸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）当接地电流超过保护设定值，采用消弧线圈接地不能自动随着电网参数的变化进行最佳补偿，电网只能运行在过补偿中，无法在欠补偿状态下长期运行，更不能运行在全补偿状态，电网出现故障发生跳闸、或出现重合时，参数会发生改变，这时无法很好地控制脱谐度，电弧不能自动熄灭的不跳闸，故障电流很大，会在接地点直接燃起电弧，出现弧光过电压，造成非故障相对地的电压过度升高，损坏绝缘，出现2点接地短路故障或多点接地短路故障，造成停电事故，产生严重后果。（3）随着城市用电负荷的急剧增长，因受送电容量和线路走廊的限制，仍以10 kV架空线供电，已无法适应不断增长的负荷，必须在市区内使用大量埋地电缆进行供电。因为对地电容电流不断增加，城市10 kV电网内发生接地故障的电流已远超10A的限值，甚至远超20A的限值。针对单相接地故障，如果电弧能量增加，单相接地故障就会在极短的时间内转变成相间短路，造成10 kV故障回路电源断路器强制性切断电源，不接地系统的优点也就不存在了，即一个接地故障发生后无法保证供电不间断，10kV不接地就失去了其原本的意义。
4消除10kv不接地系统接地故障的措施
（1）加大隐患排查力度。对10kV架空裸导线加大隐患排查力度，定期排查隐患，并使其与树木、建筑物等保持一定的距离。（2）加装绝缘保护套。发生接地故障概率较高的线路加装绝缘护套，市区或着丛林密集地区，可以选择架空绝缘导线，不使用裸导线。（3）选择励磁特性好的电压互感器。从特性上进行分析，产生铁磁谐振的根本原因是铁心出现饱和，也就是电压互感器没有很好的励磁特性；电压互感器非线性铁磁特性会导致铁磁谐振的产生，铁磁元件的饱和效应，也在一定程度上对过电压的幅值产生限制；回路损耗也对谐振过电压造成一定的阻尼和限制。因此，在设备运行维护中，应首选励磁特性好的电压互感器替换原来的互感器。（4）柱上断路器和配电变压器应设置防雷装置。在经常开路运行同时又带电的柱上断路器两侧、或隔离开关两侧设置防雷装置，其接地线与柱上断路器等金属外壳连接并接地，且接地电阻≤10Ω；配电变压器防雷装置的位置，最好与变压器比较近，其接地线应和变压器二次侧中性点以及金属外壳相连并接地。
5小电阻接地系统
5.1适用范围及相关规范
（1）如果变电站每段母线单相接地故障电容电流＞100A（35 kV系统为50 A），选择小电阻接地方式。（2）如果变电站单相接地故障电流的谐波分量＞4%，并且每段母线的单相接地故障电容电流＞75 A，选择小电阻接地方式。（3）系统变化具有较大的不确定性，电容电流增长相对偏快的主城区，无论是不是全电缆系统，都可以选择小电阻接地系统。（4）小电阻接地成套装置由接地变压器、电阻、电流互感器、监控装置和外壳等组成。
5.2与中性点不接地系统相比的优点
（1）发生单相接地时，相电压升幅较小，对设备的绝缘要求可以降低。可以限制接地电流，由于流过故障线路的电流大于不接地系统的电流，零序过流保护的灵敏度比较高，确定故障相对容易。（2）由于电阻显著的阻尼作用，可消除各种原因引起的系统谐振过电压。（3）能与线路零序继电保护配合跳闸使用，绝缘要求低，可降低电网建设成本10%～20%。
结束语
中性点接地方式选择关系到调度、变电、配网的各个运行方面，是涉及到配电网规划设计和运行管理过程的基础性问题，对供电质量、继电保护、运行管理方式有根本性的影响。中性点接地方式选择需要综合考虑技术和经济两方面的问题，应结合系统现状和发展规划进行技术经济比较、全面考虑。
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论文作者:徐翔
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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