工业10kV电网中性点经小电阻接地分析

工业 10kV电网中性点经小电阻接地分析

杨丽

江苏中能硅业科技发展有限公司江苏省徐州市 221000

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对电能的需求也在不断增加。10kV电网全部由电缆线路组成，当前采用中性点经消弧线圈接地的运行方式，当单相接地故障发生时不能准确选线，难以迅速切除故障电缆，给生产带来安全隐患．综合分析工业企业的多种运行方式并结合中性点经小电阻接地技术原理，提出10kV电网中性点经小电阻接地的解决方法．经资料收集和理论分析，结果表明:采用10KV电网经小电阻接地的方法，能有效降低单相接地故障发生时的瞬时过电压，并有较大的故障电流，可以使保护装置准确选线、降低线路故障对公司造成的损失。本文首先分析了常见的单相接地保护发信存在的弊端，其次探讨了10kV侧电网中性点经小电阻接地方法，以供参考。

关键词：工业10kV电网;中性点经小电阻接地;单相接地

引言

随着城市配电网规模扩大和地下电缆的大量采用，配电网对地电容电流大大增加，中性点采用消弧补偿方式在工程中实施困难。我国配电网多采用中性点不接地或经过消弧线圈和高阻抗接地方式，单相接地的故障电流较小，给故障诊断带来了困难。同时在采用中性点经消弧线圈接地的连接方式的时候，暂态过电压和工频过电压都非常高，补偿电网的运行也相对复杂，中性点经消弧线圈接地系统内的零序网络、补偿线圈和接地电容构成的串联电路非常相似，一旦参数的配合存在不合理的地方，就很容易出现谐振过电压较高的情况。小电阻接地方式能够克服不接地系统的铁磁谐振与经消弧线圈接地系统的串联谐振过电压问题，且在发生单相接地故障时故障特征相对明显，有助于快速检测并及时切除故障，减少对设备甚至人身安全的危害，在部分地区得到广泛应用。

1.经消弧线圈接地与经小电阻接地方式特点

中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障后，故障电流较小，电弧易在电流过零时自然熄灭，且系统线电压保持对称。因此，对可带故障运行的电网，中性点经消弧线圈接地方式可提高其运行稳定性。而工业10kV电网发生单相接地故障后，不要求电网带故障运行，且为保证生产安全，要求故障可以迅速被切除。在实际应用中，中性点经消弧线圈接地系统通常使用试拉方法找寻故障点，此方法所需时间较长且会使系统产生较大的操作过电压。故中性点经消弧线圈接地方式在工业10kV电网中的应用存在局限性。中性点经小电阻接地系统发生单相接地故障后，故障电流较大，可使保护装置迅速找到故障点并切除故障线路．同时，中性点经小电阻接地方式可降低系统发生单相接地故障时的瞬时过电压，保证工业10kV电网中线路及设备的安全。

2单相接地故障特征

1)小电阻接地系统(中性点接地电阻10Ω)发生单相接地故障时，接地电流较小，不超过600A，且随故障距离和过渡电阻的增加而减小。2)过渡电阻50Ω以上时，零序电流随故障距离的增加下降幅度已明显减小，单位长度下降不到2A；过渡电阻高达1500Ω时，零序电流几乎不受故障距离的影响，其值约为3.8A。3)系统发生单出线接地故障时，母线零序电压与故障距离和故障点过渡电阻成反比；过渡电阻约1000Ω时，母线零序电压将下降至1V左右。4)系统发生单出线接地故障时，故障线路零序电流大于任一健全出线零序电流幅值的11.5倍以上，且故障线路零序电流与中性线零序电流比值接近于1。5)系统发生两出线同相接地故障时，母线零序电压升高，中性线零序电流增大，故障线路零序电流减小，但至少有一条故障线路的零序电流大于等于中性线零序电流的1/2，并大于任一非故障线路零序电流5倍以上。

3 10kV侧电网中性点经小电阻接地方法

3.1优化接地选线功能

10kV配网中性点小电阻接地技术的应用可以有效的优化接地选线功能。工作人员在优化接地选线功能的过程中可以合理的通过流过接地点的电流启动线路零序保护来更加准确快速切除故障线路，并且在此基础上有效的缩短故障排查时间。其次，工作人员在优化接地选线功能的过程中可以通过减少单相接地造成人身触电及相间短路发生，来有效的提高了供电可靠性，减少电缆为主配电网的故障发生的概率。与此同时，工作人员在优化接地选线功能的过程中还应当对于故障点所在线路的检查，并且通过试拉手段的合理应用，来达到更好的技术应用效果。

3.2保护原理

配电网中性点小电阻接地成套装置由接地变、小电阻、灵虚互感器构成，因为主变10KV侧为三角形接线，没有中性点，因此需要通过接地变提供中性点，经小电阻接地后,当发生单相接地故障时,故障点和接地小电阻构成零序电流回路,此时流过故障点的电流不再是对地电容电流,而是很大的接地电流.接地电流流过零序互感器后，互感器将二次电流传给保护装置，保护装置输出跳闸命令快速将故障线路切除，提高系统运行稳定性。

3.3切断故障线路

可以使用低电压闭锁过流保护和两段式零序保护的方式，然后使用瞬时电流速断保护，全部保护都会作用在跳闸。对于架空输电线路的问题，也需要做到布设一两次以及多次的自动重合闸工作，以使得瞬时性故障能够最大程度地尽早恢复供电功能。如果出现了永久性故障，那么需要使用加快继电保护动作于跳闸的方式进行保护。对于电缆输电线路的问题，因为它发生了故障一定是永久性故障，因此可以不进行设立自动重合闸。

3.4保证继电灵敏度

工作人员在保证继电保护装置灵敏度的过程中首先应当在考虑接地过渡电阻的基础上确保继电保护装置的灵敏度有效的提升。其次，工作人员在保证继电灵敏度的过程中应当当过渡电阻不是很大的情况下，确保保护灵敏度能够处于一个适度的区间内，从而能够在此基础上确保继电保护装置的选线准确率可以接近100%。与此同时，工作人员在保证继电保护装置灵敏度的过程中还应当考虑到继电保护装置灵敏度和接地过渡电阻的影响，来优先的选择较大的电阻电流，与此同时还应当考虑通信的影响，从而选择合适的电阻阻值，以保证机电保护装置动作的灵敏性。

结语

综上所述，利用小电阻接地系统发生单相接地故障或两出线同相接地故障后中性线零序电流与各出线零序电流比值的相对差异，提出了一种集中式接地保护算法。理论和仿真分析可知：单相接地故障时故障线路零序电流远大于非故障线路，而中性线零序电流与故障线路零序电流几乎相同；两出线同相接地故障时，至少有一条故障线路零序电流远大于其余非故障线路，且其值大于中性线零序电流的一半。因此，集中式接地保护利用中性线零序电流与线路零序电流最大值的比值比较确定线路或母线侧故障。

参考文献

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