陳　海

[摘要]10kV配電網(wǎng)是基礎(chǔ)電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。配電網(wǎng)接地方式和安全運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。正確選擇配電網(wǎng)接地方式的重要性以及如何不斷開發(fā)新型接地裝置并應(yīng)用于配電網(wǎng)接地系統(tǒng)，是當(dāng)今10kV配電網(wǎng)接地技術(shù)應(yīng)用研究的一個重要課題。

[關(guān)鍵詞]接地技術(shù)；10kV電力工程；中性點不接地

[作者簡介]陳海，廣東電網(wǎng)梅州興寧供電局，廣東梅州，514500

[中圖分類號]TM645

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1007-7723(2009)09-0161-0002

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，由配電設(shè)備及配電線路按一定的接線方式所組成，它主要擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)取得電能，發(fā)揮其交換、分配、輸送與保護(hù)等功能，將電能安全、可靠、經(jīng)濟地接到每一個用電設(shè)備的任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著重要的作用。但是隨著配電系統(tǒng)的擴大，單相接地故障增多，線路斷路器經(jīng)常跳閘，造成頻繁的停電事故。根據(jù)現(xiàn)行10kV電網(wǎng)運行資料統(tǒng)計，配電網(wǎng)的事故約占電網(wǎng)總事故的90％。在這種情況下發(fā)生單相接地故障時，接地電容電流故障點形成的電弧不能自行熄滅，同時間歇電弧產(chǎn)生的過電壓往往又使事故擴大，顯著地降低了電力系統(tǒng)的運行可靠性。而配電網(wǎng)接地方式是防止系統(tǒng)事故的一項重要應(yīng)用技術(shù)，它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、絕緣水平、過電壓保護(hù)、繼電保護(hù)、通信干擾及接地裝置等有著密切的關(guān)系。

一、配電網(wǎng)接地方式的選擇

(一)中性點不接地方式的選擇

中性點不接地方式是指中性點沒有人為與大地連接。事實上，這樣的配電網(wǎng)是通過電網(wǎng)對地電容接地。當(dāng)中性點不接地的系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時，接在相間電壓上的受電器的供電并未遭到破壞，它們可以繼續(xù)運行，但是這種電網(wǎng)長期在一相接地的狀態(tài)下運行也是不能允許的。因為這時非故障相電壓升高，絕緣薄弱點很可能被擊穿，引起兩相接地短路，將嚴(yán)重地?fù)p壞電氣設(shè)備。所以，在中性點不接地電網(wǎng)中，必須設(shè)專門的監(jiān)察裝置，以便運行人員及時地發(fā)現(xiàn)一相接地故障，從而切除電網(wǎng)中的故障部分。在中性點不接地系統(tǒng)中，當(dāng)接地的電容電流較大時，在接地處引起的電弧就很難自行熄滅。在接地處還可能出現(xiàn)所謂間隙電弧，即周期地熄滅與重燃的電弧。

(二)中性點諧振接地方式

中性點諧振接地方式是指配電網(wǎng)一個或多個中性點經(jīng)消弧線圈與大地連接，消弧線圈的穩(wěn)態(tài)工頻感性電流對電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)工頻容性電流調(diào)諧，故稱諧振接地。當(dāng)一相接地電容電流超過了上述的允許值時，可以用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方法來解決。消弧線圈主要有帶氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞組組成，它們被放在充滿變壓器油的油箱內(nèi)。繞組的電阻很小，電抗很大。消弧線圈的電感，可用改變接入繞組的匝數(shù)加以調(diào)節(jié)。顯然，在正常的運行狀態(tài)下，由于系統(tǒng)中性點的電壓三相不對稱電壓數(shù)值很小，所以通過消弧線圈的電流也很小。采用過補償方式，即使系統(tǒng)的電容電流突然減少也不會引起諧振，而是離諧振點更遠(yuǎn)。在中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，一相接地和中性點不接地系統(tǒng)一樣，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高至萬倍，三相線電壓仍然保持對稱和大小不變，所以也允許暫時運行，但不得超過兩小時。

(三)中性點電阻接地方式

中性點電阻接地方式是指配電網(wǎng)中至少有一個中性點接入電阻，中性點經(jīng)電阻接地。按限制接地故障電流大小的要求不同，分高、中、低值電阻接地方式。當(dāng)中性點電阻接地的系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時，健全相電壓不升高或升幅較小，對設(shè)備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來選擇，接地時由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護(hù)有較好的靈敏度，可以比較容易檢出接地線路。由于接地點的電流較大，當(dāng)零序保護(hù)動作不及時或拒動時，將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害，導(dǎo)致相間故障發(fā)生。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，無論是永久性的還是非永久性的，均會導(dǎo)致跳閘，使線路的跳閘次數(shù)大大增加，嚴(yán)重影響了用戶的正常用電，使供電的可靠性下降。

(四)中性點直接接地方式

中性點的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一相接地時，這一相直接經(jīng)過接地點和接地的中性點短路，一相接地短路電流的數(shù)值最大，因而應(yīng)立即啟動繼電保護(hù)動作，將故障部分切除。

中性點直接接地或經(jīng)過電抗器接地系統(tǒng)，在發(fā)生一相接地故障時，故障的送電線被切斷，因而使用戶的供電中斷。運行經(jīng)驗表明，在10kV以上的電網(wǎng)中，大多數(shù)的一相接地故障，尤其是架空送電線路的一相接地故障大都具有瞬時的性質(zhì)，在故障部分切除以后，接地處的絕緣可能迅速恢復(fù)，而送電線路可以立即恢復(fù)工作。

二、影響配電網(wǎng)接地方式選擇的因素

(一)供電的可靠性

供電可靠性是國家對電網(wǎng)的考核指標(biāo)，可是我國10kV配電網(wǎng)的基本情況是：裝備水平普遍不高，系統(tǒng)備用容量不足，而且自動化和管理水平較差等。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，單相接地故障絕大多數(shù)是瞬間性的，特別是架空線路電網(wǎng)，只要是小電流接地系統(tǒng)，便無需繼電保護(hù)和斷路器動作，在系統(tǒng)和用戶幾乎無感覺的情況下，接地電弧便可瞬間自動熄滅，系統(tǒng)可以保持連續(xù)供電；而對于極少數(shù)的永久單相接地故障，可以允許電網(wǎng)在一定時間內(nèi)帶故障運行。低電阻接地方式與配電網(wǎng)中性點不接地或諧振接地不同，不論單相接地故障是瞬間，還是永久性的，都必須自動切除故障線路。

(二)設(shè)備的安全性

接地方式與置于網(wǎng)絡(luò)中的各類電氣設(shè)備安全密切相關(guān)。是否引起電氣設(shè)備故障或火災(zāi)，直接與通過接地點的故障電流大小有關(guān)。對中性點不接地系統(tǒng)，其系統(tǒng)的相地間短路通過相關(guān)導(dǎo)體的對地電容形成通路，其總電流值等于非故障線路導(dǎo)體對地電容電流的總和。對諧振接地系統(tǒng)，其中性點通過消弧線圈接地，其感抗值與輸電線路的對地電容的容抗值相等或差值甚小，線路對地間的分布電容電流消弧線圈產(chǎn)生的電感電流來補償，從而使電弧很小或熄滅。對中性點電阻接地系統(tǒng)，通過中性點電阻器把接地電流限制在保證斷路器動作可靠的范圍內(nèi)，其故障電流大小取決于中性點電阻器和故障點處的阻抗值。

(三)通信干擾與電磁兼容

10kV配電網(wǎng)在正常運行和故障的情況下，因電磁禍合、靜電禍合、地中電流傳導(dǎo)等原因，可能對通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾作用，主要表現(xiàn)為音頻干擾、工頻干擾、接觸干擾、地電位升高和縱向電勢等。它們隨中性點接地方式的不同造成的干擾程度也有區(qū)別。通信干擾的危害性很大，輕則影響通信質(zhì)量，例如在電話回路中引起雜音、信號失真和誤碼率增多等；重則危害通信設(shè)備和人身安全，如通信設(shè)備絕緣擊穿、機房失火、人員傷亡、信號裝置誤動，甚至影響導(dǎo)航信號的正確性等。前者為干擾影響，后者為危險影響。雖然光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用可免除因電力系統(tǒng)的接地故障而引起的感應(yīng)電壓的干擾，但是至今數(shù)字脈碼調(diào)制技術(shù)仍大量用于金屬傳輸線路，所以必須考慮干擾影響。

(四)過電壓

10kV配電網(wǎng)具有分布廣、設(shè)備多、絕緣水平適中等特點，有時會因過電壓而造成絕緣損壞，這一因素是選擇接地方式的重要因素。在中性點不接地系統(tǒng)中，當(dāng)任一相發(fā)生接地故障時，其故障電流較小，只等于系統(tǒng)的電容電流，同時故障設(shè)備與地之間的故障電壓也比較小，因此；這一系統(tǒng)的安全性較高。但是，當(dāng)電網(wǎng)規(guī)模較大，尤其以交聯(lián)電纜構(gòu)成的中性點不接地網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)單相接地電流大于和等于10～15A時，其接地電弧不會自熄，暫態(tài)過電壓和工頻過電壓比其他接地方式都高。

總之，在10kV配電網(wǎng)的接地技術(shù)選擇中，要通過技術(shù)經(jīng)濟比較，對不同的接地方式進(jìn)行綜合評價，再結(jié)合不同的接地方式進(jìn)行選擇。