【优秀论文】10kV小电阻接地系统运行管理研究

【摘  要】：基于小电阻接地系统运行特点及电网运行管理经验，研究确定了10kV配电网小电阻接地系统在正常运行、保护配置及故障处置方面的基本原则，以此作为日常运行依据，确保系统的安全稳定运行。

【关键词】：小电阻接地系统；运行原则；保护配置；故障处置

早期电力系统中10kV配电网多采用经消弧线圈接地方式，以控制单相接地故障时的过电压问题，保障配网供电可靠性[1]。近年来，随着城市建设的强力推进，城区10kV配电网中电缆使用率大幅增加，造成接地电容电流急剧增长，原经消弧线圈接地方式已难以满足系统安全性与可靠性的要求。为解决该问题，长沙地区加快推进10kV配电网经小电阻接地系统改造，对小电阻接地系统电网运行管理进行了大量的分析研究，以确保改造过渡期间及改造后系统的正常运行。

1 小电阻接地系统运行特点

与消弧线圈接地系统相比，小电阻接地系统具有以下优势：发生单相接地故障时，可以快速切除故障，减轻了线路绝缘损坏与行人触电风险，有利于设备及人身安全。同时故障电压升高持续时间短，对设备绝缘要求较低，降低线路设备成本[2，3]；故障选线正确率高，零序过流保护灵敏度高，可避免对非故障线路造成影响[4]；不存在因补偿不当而导致谐振过电压的风险[3]。

同时，小电阻接地系统也存在以下不足：单相瞬时性故障时线路跳闸，需依靠重合闸补救，造成供电可靠性降低；接地点故障电流较大，若保护动作不及时将给接地点附近设备绝缘造成更大危害，故对保护可靠性要求高[5]。

经综合比较可知，在早期或者农村等架空线路比重大的情况下，优先考虑经消弧线圈接地运行方式；在电缆比重大的网络中，则优先使用经小电阻接地运行方式更合适[3]。

2 小电阻接地系统运行要求

根据小电阻接地系统运行特点，为确保电力系统安全，运行中应遵循以下原则。

在小电阻接地系统中，原则上不允许失去接地设备运行。变电站送电倒闸操作顺序：先合上主变低压侧主断路器，再合接地变断路器，然后操作母线上的其它设备，停电时则应反向操作。但在事故处理情况下，为确保用户供电可靠性，允许母线短期失去小电阻设备运行，但应注意退出接地变保护跳10千伏主断路器的压板。

小电阻接地系统中，应避免两台接地变压器长期并列运行，仅在倒闸操作过程中可短时并列。当小电阻接地变电站内两段10千伏带接地变的母线需长期并列运行时，应退出其中1台接地变。

在地区电网小电阻改造过程中，系统中同时存在经消弧线圈接地与经小电阻接地等不同接地方式，需注意不同接地方式系统不可长期并列运行，仅在小电阻接地系统与小电阻接地系统间进行转供负荷操作时，考虑短时并列。

3 小电阻接地系统变电站保护配置原则

长沙地区小电阻接地系统均采用接地变压器通过高压断路器接入变电站10千伏母线的方式，因此主变保护电流回路不受零序电流影响，不需再对主变保护进行相关改造。小电阻接地方式下，变电站10千伏接地站用变、线路、电容器的零序电流保护均需投入跳闸。

配置基本原则如下：接地变零序电流保护需设置两个时限，其中一时限动作跳10千伏分段断路器，二时限动作跳主变低压侧断路器及接地站用变断路器。接地变零序保护动作跳开10千伏主断路器后，同时应可靠闭锁10千伏备自投，以防止备自投装置动作将运行设备合于故障设备上；电容器零序保护设置一个时限，动作跳本间隔断路器；10千伏线路除配置普通的相间保护外，还应至少配置两段式零序电流保护。第一段为零序电流速断保护，时限宜与相间速断保护相同，第二段为零序过流保护，时限宜与相间过电流保护相同；小电阻接地方式下，根据接地电阻、接地电流和整定值大小，可使用三相电流互感器组成零序电流滤过器，或加装独立的零序电流互感器，作为零序电流采样来源；10千伏线路重合闸配置无特殊要求。

4 小电阻接地系统配网线路保护配置原则

变电站小电阻改造原则上应与配电自动化线路改造相配合，避免线路重复停电。基本原则如下：小电阻接地系统10千伏配网线路快分开关和智能环网柜，应配置两段式零序电流保护，动作于跳闸。不满足要求的应尽快予以更换；配网线路快分开关和智能环网柜零序电流采样原则与变电站保护配置零序电流采样原则相同；配备保护装置的配网用户原则上均应配置零序电流保护，动作于跳闸，以防用户内部接地故障造成越级跳闸，扩大停电范围。

5 小电阻接地系统故障处置要点

小电阻接地系统的故障象征及保护配置情况，均有别于消弧线圈接地系统，基于此，研究确定其故障处置要点如下：

小电阻接地系统中，接地变压器和小电阻成套设备等同于10千伏母线设备，其运行调度和事故处理权限与10千伏母线设备一致。

小电阻改造过渡期间，设备故障进行系统运行方式调整时，若小电阻接地母线需与另一消弧线圈接地母线并列运行，宜退出小电阻接地变压器，两段母线经由消弧线圈一点接地。当系统电容电流大于消弧线圈容量时，应将部分电缆线路转由其它变电站供电。

10kV线路故障跳闸时，按线路故障处置原则进行处理。

接地变压器异常需退出运行时，10千伏系统将失去接地设备，临时变为不接地系统，运行人员应立即处理，确保母线尽快恢复小电阻接地方式运行。在此期间若发生接地故障，应立即进行接地探索隔离故障线路，确保其他线路的正常运行。

接地变压器间隔故障跳闸后，消缺完毕一般应对接地变压器、小电阻成套设备进行试验，试验合格后方可投入运行。

接地变压器零序过流保护动作跳开接地变断路器及主变低压侧断路器时，若检查发现明显故障点或可疑故障点，应迅速进行隔离，并恢复其它设备的供电；若未发现明显故障点或可疑故障点时，可通过正常母线恢复送电，先恢复母线，检查母线电压正常后再逐一恢复接地变压器、线路和电容器。

电容器零序电流保护动作跳闸后应经试验合格后方可恢复送电。

6 结语

10kV配电网小电阻接地系统明显区别于消弧线圈接地系统，基于其运行特征及电网运行管理分析，研究确定小电阻接地系统在正常运行、保护配置及故障处置方面的基本原则，以此作为日常调控运行依据，确保系统的安全稳定运行。