(河源供电局 广东省河源 517000)
摘要：目前配网10kV故障有60%左右是单相接地故障，而小电流接地保护装置对10kV单相接地具有快速切除故障能力，不同的接地方式会对供电可靠性产生一定影响，目前电网10kV系统主要采用的消弧线圈接地、消弧线圈并小电阻、小电阻接地等三种方式，本文主要研究针对山区电网变电站特点，从10kV馈线的线路配置及长度分析不同接地方式对供电可靠性的影响，从实际生产数据分析，探讨今后山区电网中性点方式的选择方向。
关键字：山区电网、小电流、可靠性、接地方式
1、前言
10kV、35kV等小电流接地系统中性点接地方式与供电可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护等密切相关，是保障人身和设备安全及系统可靠、稳定运行的重要条件。从2012年开始对地区电网10kV中性点接地方式进行梳理，并逐步开展小电流接地选线装置跳闸功能投入工作[1]。为分析小电流接地选线跳闸对供电可靠性的影响，近期通过对各县区收资配网线路跳闸次数，并汇总分析了小电流接地选线系统的准确率，并选取具有代表性（城区电网、农村电网）的110kV A站、B站运行现状进行调研，经分析研究形成本报告，为今后该设备的运维策略提供有效借鉴，提升设备的运维管理水平[2]。
本文分析了相关标准中对10kV系统中性点接地方式的选取原则和要求，统计了目前某山区电网10kV系统中性点接地方式，主要包括：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地、故障相经电抗器接地以及近期改造的中性点经消弧线圈并联小电阻接地、小电阻接地共6种接地方式。经研究对比各接地方式的优缺点，综合考虑供电可靠性及人身安全等因素，分析了不同接地方式在变电站现场应用情况，并开展该中性点改造技术经济分析。
2、小电流接地系统运行现状
2.1、中性点接地方式现状
目前某地区电网10kV中性点接地方式仍以消弧线圈接地为主，约占56.6%，其次是不接地36.2%，故障相经小电抗接地6%，消弧线圈+小电阻仅有1个，占比1.2%，无小电阻接地方式。按变电站电压等级统计10kV系统中性点接地方式如表1所示。
表1：10kV~35kV系统中性点接地方式数量（按变电站电压等级）统计表
2.2、小电流接地选线装置投入后各项数据统计
统计2016年至2017年2月某山区电网10kV线路发生故障数据，具体统计相间故障保护及重合闸动作情况、单相接地故障两部分，统计数据见表2：
表2：10kV线路故障保护及重合闸动作情况统计
数据显示：2016年发生故障次数总计3875次，相间故障3273次，占84.5%，单相接地602次，占15.5%；2017年1—2月发生故障次数总计135次，相间故障111次，占82.2%，单相接地24次，占17.8%。开展小电流接地选线装置统计数据以来，统计的数据见表3所示：
表3：某地区电网小电流接地选线数据统计表
数据显示：通过2016年的定检和消缺，2017年2个月统计数据选线正确率高于2016年，选错或者不选的原因主要有：自动化信号无法上送、消弧选线装置损坏、无零序电流回路、穿心CT屏蔽线接线错误等四各方面。
3、小电流接地方式对供电可靠性影响分析
随着小电流接地选线跳闸功能投入工作持续开展，投入的站点都是中性点经消弧线圈接地、故障相经小电抗接地两种方式，投入率高，必将对10kV供电可靠性带来一些冲击，为了更能直观反映出可靠性的问题，先介绍一下反应供电可靠性的基础数据。
3.1、供电可靠性统计数据对比
供电可靠性主要数据指标包括供电可靠率、用户平均停电时间、用户平均停电次数，分析2016年1-2月与2017年1-2月某山区电网供电可靠性指标见表4所示：
表4：供电可靠性关键指标数据表
从数据上看，2017年第一季度用户平均停电时间分别为0.80h/户、1.23h/户、2.46h/户，其中用户平均预安排停电时间分别为0.42 h/户、0.59h/户、1.13h/户，计划停电工作增多；用户平均故障停电时间分别为0.38h/户、0.32h/户、1.15h/户，增长明显，3月增长主要原因：
（1）3月份相间故障及单相接地故障次数为95次，比1月、2月份明显增多，其中相间故障不重合次数也有所增加，是用户平均故障停电时间增长的主要原因；
（2）3月份出现110kV小电流选线装置选线错误次数增多2次，涉及停电用户数较多，导致用户平均故障停电时间增长，2017年第一季度用户平均停电时间同比2016年第一季度有所增长，分解为两部分分析，对比曲线图如图1所示：
图1：第一季度用户平均停电时间分解表
3.2、小电流接地方式对供电可靠性的影响
小电流接地方式下，不投跳闸人工拉路实现选线导致短时停电，长时停电需考虑永久性故障及故障过电压扩展和故障的在线修复；投入跳闸瞬时故障不会导致短时停电，长时停电仅需考虑永久性故障，无故障扩展，但存在选线正确率的问题[3-4]。
引出几个数据：如下表所示：
小电流接地方式下单相接地故障导致的用户年平均故障停电次数AFTC（次户）：
小电流接地方式下单相接地故障导致的用户年平均故障停电时间AIHC-F（h户）：
若选线装置100%正确选线，单相接地故障导致用户年平均故障短时停电次数AFTIC =0，若选线正确率达不到100%，则：
若人工拉路选线，永久性故障导致大量用户短时停电，单相接地故障导致的用户年平均短时停电次数（次户）：
下面通过架空线路配电网和电缆线路配电网发生故障的概率和故障类型来分析投入跳闸后是否会降低供电可靠性。
3.3.1 架空线路配电网
根据各供电所数据初步统计，架空线路总长度为10712km，占92.5%。参考电网10kV中性点采用消弧线圈接地方式配电网数据，架空线路的单相瞬时接地故障率估算：
表6：消弧线圈接地与小电阻接地方式可靠性指标
从表6看出：对于架空线路配电网：
1、当自动选线装置选线正确率满足90%以上，用户平均停电次数要优于人工拉路，期望缺供电量也明显优于人工拉路。主要考虑到人工拉路一次成功的概率不高，随着配网自动化水平越来越高，人工拉路会降低用户平均停电次数；
2、当选线跳闸成功率低于90%。出现误跳现象，各项指标都要低于不采用选线跳闸；
3、综合分析，架空线路由于单相永久性故障概率相对低，统计河源电网110kV及以上变电站10kV出现架空线路比率比较高的站点选线正确率都达到90%以上，所有架空线路配电网小电流接地选线采用消弧线圈接地方式对供电可靠性方面更有利。
3.3.2 电缆线路配电网
统计某地区电网110kV B变电站等城区变电站。参考电网10kV中性点采用消弧线圈接地方式配电网数据，电缆线路的单相接地故障率为5.68%，单相永久性接地故障率估算：=0.8，而瞬时故障站20%：
表7：110kV B变电站10kV馈线数据表
通过理论数据，采用MATLAB编程计算，得出小电流接地方式选线投/不投跳闸、小电阻接地方式情况下可靠性指标如表8所示：
表8：不同接地方式下投/不投跳闸可靠性指标
从表8看出：对于电缆线路配电网：
1、经消弧线圈接地且选线跳闸准确率高时，相比小电阻接地方式下，允许重合闸时用户平均故障长时停电次数、时间指标优于消弧线圈接地方式，但用户平均故障短时停电次数增多。
2、当自动选线装置准确率较低，小电阻接地方式采用重合闸可靠性指标更加明显。
3、综合分析，软件计算期望缺供电量值，对于电缆线路配电网，消弧线圈接地方式微机选线跳闸和人工拉路期望值为328470 kWh/年和368420 kWh/年，小电阻接地方式采用允许重合闸期望缺供电量值为278860 kWh/年，故选择小电阻接地方式能保证配网具有更好的可靠性。
4、总结
本分析报告计算数据一部分来源于从系统上导出各时间节点的供电可靠性指标，一部分是根据行业规范和标准取得的经验值，可以作为参考。本分析综合考虑接地方式对供电可靠性的影响因素，结合《配网中性点接地方式规则》提到接地方式对供电可靠性影响的评估计算方法，并结合现场实际数据进行分析，分析结果表明：
1、对于架空线路配电网，小电流接地(故障相经小电抗接地、消弧线圈接地)方式下的用户平均故障短时停电次数，用户平均故障长时停电次数、时间均较少(短)。随着自动选线装置准确率的不断提高，小电流接地方式的供电可靠性将会更加凸显。
2、对于电缆线路配电网，若自动选线装置准确率高，消弧线圈接地方式下投入跳闸后的各评估指标均较优。
3、对于电缆线路配电网，小电阻接地方式下，投入重合闸，长时停电减少，但短时停电增加，考虑到电缆线路故障多为永久性故障，相对其他接地方式会更快更准切除故障，在人身安全、供电可靠性方面将会更有优势。
参考文献:
[1] 郭丽伟，薛永瑞，徐丙垠等，中性点接地方式对供电可靠性的影响分析[J]，电网技术，2015，33（24）：32-37.
[2] 董雷，何林，蒲天骄，中性点接地方式对培配电网可靠性的影响[J]．电力系统保护与控制，2013．:41（1）：22-26
[3] 肖白，束洪春等．小电流接地系统单相接地故障选线和测距的研究[J]．继电器，2006 29(4)：16-20.
[4] 牟龙华，零序电流有功分量方向接地选线保护原理[J]．电网技术，1999 23(9)：60-62.
[5] 贺家礼，宋从矩. 电力系统继电保护原理（第三板）[M]．北京：中国电力出版社，1994：63-64．
作者简介
何绍洋(1985-)，男，硕士研究生，从事电力系统设备二次回路相关工作，
论文作者:何绍洋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/6
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