邱云志

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司河源供電局變電管理所，廣東 河源517000）

1 中性點(diǎn)接地方式

變電站接地系統(tǒng)是維護(hù)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行、保障運(yùn)行人員和電氣設(shè)備安全的根本保證和重要措施。電力系統(tǒng)接地是按用途分類歸屬于工作接地，其一般都是通過(guò)電氣設(shè)備的中性點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，又稱為電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地。電力網(wǎng)絡(luò)作為電力系統(tǒng)的組成部分，其包括輸電、變電及配電，其中性點(diǎn)接地方式有中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)非直接接地，非直接接地又可分為中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地及高阻接地。

中性點(diǎn)接地方式的選擇是一個(gè)綜合性問(wèn)題，它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平及保護(hù)等相關(guān)，接地方式直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性及連續(xù)性、主變壓器運(yùn)行安全等。

對(duì)110kV 及以上電網(wǎng)常采用直接接地系統(tǒng)，直接接地特點(diǎn)是過(guò)電壓較低，絕緣水平較不接地系統(tǒng)低，設(shè)備造價(jià)優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)高壓及特高壓電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)因素更凸顯。直接接地單相短路電流很大，基于設(shè)備及人員安全考慮要求線路或斷路器根據(jù)繼電保護(hù)立即斷開。對(duì)不接地系統(tǒng)，其發(fā)送單相接地故障時(shí)，非故障相電壓水平升高為，其過(guò)電壓水平高，產(chǎn)品設(shè)計(jì)及采購(gòu)是需按高電壓等級(jí)設(shè)備選擇，其優(yōu)點(diǎn)是方式最簡(jiǎn)單，同時(shí)單相接地故障時(shí)允許線路帶故障再運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)，可有效提高供電可靠性及連續(xù)性。對(duì)不接地系統(tǒng)，故障時(shí)其接地電流僅為線路和設(shè)備的電容電流，故對(duì)6-63kV 電網(wǎng)，常采用不接地方式。但值得關(guān)注的是，電容電流不能超過(guò)允許值，否則會(huì)造成接地故障電弧熄滅時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓波及整個(gè)電網(wǎng)，針對(duì)此超額電容電流，可采用消弧線圈或經(jīng)高阻接地方式加以限制。如圖所示消弧線圈作用本質(zhì)是電抗提供一個(gè)反向電流以達(dá)到降低電容電流的目的，增加高阻是改變接地電流的相位，加速回路中殘余電荷的泄放從而達(dá)到電弧快熄，同時(shí)電阻的存在可提供電流及零序電壓從而設(shè)置保護(hù)。

圖1 消弧線圈補(bǔ)償原理圖

圖2 高阻補(bǔ)償原理圖

電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的確定也就決定了主變壓器的中性點(diǎn)接地方式，對(duì)主變壓器的110-500kV 側(cè)采用直接接地方式，對(duì)自耦變壓器，其中性點(diǎn)必須直接接地或經(jīng)小電阻接地，因?yàn)閷?duì)自耦變壓器而言，主變高低壓繞組之間不僅有磁的聯(lián)系還有電的聯(lián)系，當(dāng)變高發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)電位發(fā)生偏移，中性點(diǎn)對(duì)地出現(xiàn)一個(gè)電壓，對(duì)變高非故障相而言，其相電壓升高為線電壓即倍，對(duì)中壓側(cè)非故障相而言，其電壓將升高產(chǎn)生過(guò)電壓，故中性點(diǎn)必須接地。對(duì)普通變壓器，其中性點(diǎn)都經(jīng)過(guò)隔離刀閘接地，以便運(yùn)行、調(diào)度靈活選擇接地點(diǎn)。

變壓器中性點(diǎn)接地點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)使電網(wǎng)各種故障條件下的綜合零序電抗和綜合正序電抗之比（X0/X1）為正數(shù)且小于3，同時(shí)零序電子與零序電抗（R0/X1）應(yīng)小于1，以防單相接地故障時(shí)非故障相工頻過(guò)電壓超限，以此同時(shí)中性點(diǎn)接地點(diǎn)選擇要保證任何故障時(shí)都不應(yīng)是電網(wǎng)解列為不接地系統(tǒng)。

對(duì)主變壓器6-63kV 側(cè)采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地，對(duì)不接地系統(tǒng)而言，當(dāng)其故障電容電流大于10A 時(shí)，其中性點(diǎn)應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地。對(duì)消弧線圈而言，其應(yīng)分散布置，應(yīng)避免整個(gè)電網(wǎng)只裝一臺(tái)消弧線圈，同時(shí)也應(yīng)避免在一個(gè)變電站裝設(shè)多臺(tái)。在任何運(yùn)行方式下，電網(wǎng)不得失去消弧線圈的補(bǔ)償。在變電站中，消弧線圈一般裝在變壓器中性點(diǎn)上，如變壓器無(wú)中性點(diǎn)或中性點(diǎn)未引出時(shí)，應(yīng)裝設(shè)裝設(shè)專用接地變壓器。

2 變電站小電流接地系統(tǒng)改造

根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息，目前廣東電網(wǎng)10kV 系統(tǒng)中性點(diǎn)接地裝置主要用于110kV 變電站，占全電壓等級(jí)的82%，其余部分用于35kV 和220kV 變電站。10kV 系統(tǒng)接地方式主要包括以下五種：中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地、故障相經(jīng)電抗器接地以及中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地。其中經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)小電阻接地為主要接地方式，占比分別到57%和23%。同時(shí)對(duì)小電流接地系統(tǒng)配置接地選線裝置以檢測(cè)故障接地線路，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示在消弧線圈接地方式元器件故障中選線故障包含誤選和漏選比例達(dá)到50%以上。

圖3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地系統(tǒng)示意圖

針對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，由于補(bǔ)償后接地點(diǎn)殘流很小，同時(shí)根據(jù)要求消弧線圈必須處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，此時(shí)接地線路和非接地線路流過(guò)的零序電流方向相同，零序過(guò)流、零序方向保護(hù)無(wú)法檢測(cè)出故障接地線路，出現(xiàn)誤選和漏選的幾率較大。基于補(bǔ)償后故障點(diǎn)電流接近于零，故允許線路帶故障運(yùn)行2h，增強(qiáng)供電可靠性的同時(shí)也為故障查找提供足夠時(shí)間。但不力的一面是，允許帶接地故障允許2 小時(shí)，若此時(shí)接地點(diǎn)附件有人員經(jīng)過(guò)或接觸，易發(fā)生人身傷害或死亡，會(huì)造成了嚴(yán)重的社會(huì)影響。于此同時(shí)，如果運(yùn)行方式發(fā)生改變時(shí)，因補(bǔ)償不當(dāng)會(huì)引起諧振過(guò)電壓，同時(shí)不能消除弧光接地過(guò)電壓，單相接地過(guò)渡階段的高頻振蕩電流電弧效應(yīng)往往會(huì)引發(fā)相間短路，大大增加電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式，小電阻值一般為20Ω 以下，單相接地電流限制在0.4kA-1.0kA。接地故障時(shí)，故障線路電流較大，零序保護(hù)對(duì)檢測(cè)故障有較好的靈敏性，基于線路零序電流保護(hù)，快速檢測(cè)出接地故障線路并實(shí)現(xiàn)切除，減少接地故障時(shí)間，防止設(shè)備事故擴(kuò)大，同時(shí)保障人員人身安全。設(shè)備發(fā)生接地時(shí)，設(shè)備跳閘次數(shù)增加，加速開關(guān)設(shè)備的損耗；故障線路切除對(duì)供電連續(xù)性的影響可通過(guò)設(shè)置重合閘功能得到良好的補(bǔ)充，有效改善供電的可靠性。由于小電阻接地故障中性點(diǎn)電流較大，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作不及時(shí)或拒動(dòng)時(shí)，將對(duì)接地點(diǎn)及附近的絕緣造成影響，同時(shí)有可能引起接地變后備保護(hù)動(dòng)作而擴(kuò)大設(shè)備跳閘范圍。發(fā)生高阻接地時(shí)，此時(shí)電流較小，達(dá)不得零序保護(hù)動(dòng)作整定值時(shí)，保護(hù)不動(dòng)作，故障可能進(jìn)一步發(fā)展威脅設(shè)備和人員安全。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地方式可看做消弧線圈和小電阻接地的“結(jié)合版”，其原理是故障接地時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)故障電流實(shí)施動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，瞬時(shí)故障時(shí)，故障電容電流經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后，電弧熄滅，接地電流消失，不跳閘。此時(shí)故障未消除，當(dāng)故障為瞬時(shí)性故障時(shí)，故障電流檢測(cè)到并實(shí)施補(bǔ)償，保護(hù)不跳閘，瞬時(shí)故障消除后，線路繼續(xù)正常工作；當(dāng)故障為永久性故障時(shí)，故障電流一直存在，消弧線圈補(bǔ)償一段時(shí)間后，判斷為永久性故障，投入小電阻，使饋線零序保護(hù)動(dòng)作跳閘切除故障。小電阻投入時(shí)消弧線圈只做接地電抗器且近乎被小電阻短接而不進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,當(dāng)故障線路隔離以后，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，自動(dòng)退出小電阻（圖3）。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)主流中性點(diǎn)接地方式的對(duì)比分析，消弧線圈接地方式作為主流接地方式，其補(bǔ)償具有提高供電連續(xù)性和可靠性，為故障查找提供充足時(shí)間，但近年來(lái)故障觸電導(dǎo)致人身傷害或死亡帶來(lái)嚴(yán)重社會(huì)不良影響，與以人為本的供電本質(zhì)相違悖。小電阻接地方式的應(yīng)用在保證電網(wǎng)可靠性的同時(shí)提高人身安全具有較大優(yōu)勢(shì)，中性點(diǎn)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地方式兼?zhèn)湫‰娮杞拥睾拖【€圈接地的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在提高供電可靠性、系統(tǒng)自愈能力以及接地選線正確率方便有突出優(yōu)勢(shì)。中性點(diǎn)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地方式在國(guó)網(wǎng)和南網(wǎng)均得到有效應(yīng)用，準(zhǔn)確切除故障線路，有效解決了頻繁跳閘的問(wèn)題，提高了供電可靠性。值得注意的是，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，中性點(diǎn)接地點(diǎn)選擇要保證任何故障時(shí)都不應(yīng)是電網(wǎng)解列為不接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)接地方式改造工程中，變電站內(nèi)系統(tǒng)同樣不得變成不接地系統(tǒng)，變電站一般有兩個(gè)接地點(diǎn)，一方面改造點(diǎn)出于安全考慮，需退出改造系統(tǒng)的接地刀閘電機(jī)電源空氣開關(guān)以保證刀閘不會(huì)合閘導(dǎo)電發(fā)生觸電風(fēng)險(xiǎn)，另一方面出于保證必須有一個(gè)接地點(diǎn)，未改造接地點(diǎn)必須設(shè)置為死接地，即需要在確認(rèn)刀閘合閘狀態(tài)斷開刀閘操作電機(jī)電源空氣開關(guān)以防脫離接地?？諝忾_關(guān)斷開時(shí)人員有可能誤動(dòng)，通過(guò)應(yīng)用專利一種低壓空氣開關(guān)掛牌閉鎖裝置（申請(qǐng)?zhí)枺?01922045102.6），可有效實(shí)現(xiàn)空氣開關(guān)閉鎖、防止人員誤動(dòng)，保障系統(tǒng)接地安全。