关于小电阻接地方式的应用

关于小电阻接地方式的应用

郭敏

（广西电网有限责任公司南宁供电局广西南宁530000）

摘要：随着城市配网中电缆使用率越来越高，配电网更倾向于采用大电流接地系统。鉴于此，论述了小电阻接地在配电网应用现状，并着重讲述了分布式电源（DRE）与小电阻接地方式，并给出了相关建议。

关键词：配电网；接地方式；小电阻接地

引言

小电流接地系统因具有单相接地持续运行的特点，有助于提升用户供电可靠性，因此在中压配电网中得到了广泛应用。由于城市发展需要，城市内中压配网线路电缆化率逐渐提升，电缆故障多为永久性故障且电容电流大，电缆沟运行环境普遍恶劣，为避免单根电缆故障引起同沟其他电缆事故，能够快速切除接地故障的小电阻接地方式愈发得到重视。

1小电阻接地在配电网应用现状分析

根据世界各国电网运行情况和大量的调查研究结果表明，随着电压等级的不同，世界各国的配电网采用的中性点接地方式也不同，在配电网中，受环境、设备运行等情况影响，即使在同一电压等级的接地方式也不同。考虑到架空线路中瞬时性接地故障比例远高于电缆网络以及电缆网络电容电流大的特点，故应该作为选择配电网接地方式所遵守的一个基本原则。同时，本着供电质量为先的原则，架空网络与架空电缆混合网络要坚持采用小电流接地方式，特别要杜绝将已经采用小电流接地方式的架空网络与架空电缆混合网络改为小电阻接地方式。改为小电阻接地方式后，配电线路的故障跳闸率明显提高；在雷雨天气里，线路频繁跳闸，除造成停电次数剧增外，还为调度人员处理事故带来了极大的压力。我国东南某省的一个地区供电公司曾经将其配电网由小电流接地方式改为小电阻接地，一段时间后，因为跳闸率明显增加的原因，不得不改回为小电流接地方式。南方某沿海城市为解决故障跳闸率过高的问题，将一主要为架空线路供电的变电站中性点由小电阻接地改为谐振接地。

主张电缆网络采用小电阻接地的另一个理由是：因为其电容电流比较大，消弧线圈的容量要求高，而且补偿后的接地电流仍可能超过30A，难以达到灭弧的目的。事实上，目前消弧线圈的容量可以做的比较大，随着自动调谐技术的进步，完全可以将大电缆网络的接地电流控制在10A以内，使电弧能够自行熄灭。在德国，单段母线消弧线圈提供的补偿电流可达300A，说明即使电缆网络的电容电流超过150A，也适合采用谐振接地。目前，美国、英国、新加坡等国和中国香港的配电网一般采用直接接地或经小电阻接地方式，德国、俄罗斯等欧洲大陆国家以及日本等国一般采用小电流接地方式。我国配电网多数采用小电流接地方式，而采用小电阻接地方式主要在我国沿海的一些大城市配电网中。

2小电阻接地方式特点

配电网小电阻接地有其优越性，但也同时存在不足，具体优缺点包括：

（1）限制弧光接地过电压和预防谐振过电压。当选取Rn＜（1～2）/3ωC时（C为系统对地电容），过电压一般就不超过2.1倍相电压。中性点经小电阻接地电网由于过电压降低，对系统绝缘薄弱点影响减小，单相接地时电容充电的暂态过电流受到抑制，并能预防谐振过电压的产生。

（2）故障选线功能良好，供电可靠性提高。小电流接地系统的单相接地电流小，采用中性点经消弧线圈接地时，故障线路的电流甚至可能低于非故障线路电流，因此采用常规的基于稳态零序电流的保护方法难以准确地检出故障线路来，需通过试拉试送来寻找故障线路，进而造成了非故障线路不必要的断电。而在小电阻接地的大电流接地系统中，故障线路流过接地点的电流很大，启动线路零序保护，可以准确快速地切除故障线路，缩短故障排查时间，提高供电可靠性。

（3）单相接地跳闸次数增多，影响用户正常供电。对于中性点小电阻接地的情况，单相接地故障无论是永久性还是非永久性故障，均作用于跳闸，使得线路跳闸次数增加。但另一方面，迅速切除故障线路防止了单相接地故障进一步发展为相间故障。

（4）对通信线路产生干扰。中性点小电阻接地时，单相接地故障电流较大，可能对通信线路产生干扰，因此需对该项内容进行校核。

3分布式电源（DRE）与小电阻接地方式

3.1DER接入现有小电阻接地方式配电网

传输损耗小、见效快、易于就地消纳、建设周期短是分布式电源（DER）最突出的特点。近年来，DER的在配电网中的大量引入已经引起了广泛的谈论和关注。据相关报道，丹麦的DER最大发电功率已超过全国负荷需求。2012年5月25日，德国光伏发电功率首次超过全国总发电功率的40%。①不接地。如果DER采用不接地方式，则在DER并网运行状态下，DER和主网组成的整个系统为大电流接地系统。但在发生接地故障主网保护动作后，会出现明显的接地方式转变问题，孤网转变为小电流接地方式，将给系统安全（过电压）继电保护带来严重影响。②采用小电阻接地。若DER采用小电阻接地方式，无疑将会降低主网中性点对地电阻在单相接地故障时的限流作用，尤其是当有多个DER同时接入时，并可能影响保护灵敏度。可以看出，现有小电阻接地方式配电网中，并网DER的接地方式选择是比较困难的，应作为有源配电网接地方式选择研究中的一项重点内容。

3.2DER接入现有直接接地方式配电网

①若DER采用不接地，与小电阻接地系统中DER采用不接地方式时的情况相似，出现接地方式转变问题和给配网系统带来严重的安全隐患。②若DER采用小电阻接地方式时，无论DER并网或孤网运行，接地方式不会发生明显转变，但均会增加并网运行时的短路容量，尤其是当有多个DER时。

3.3DER接入现有小电流接地方式配电网

脱离现有配电网条件约束的有源配电网中性点接地方式选择讨论未来新建有源配电网接地方式的选择可脱离现有配电网条件约束，即可以不考虑现有配电网中已有的绝缘条件和继电保护条件等的约束，可从供电可靠性、过电压水平、继电保护配置难易程度、经济性等各个方面来综合分析和选择主网和DER接地方式的最佳组合。有源配电网中性点接地方式由主网和并网DER两部分共同决定，主网和DER接地方式组合选择不合理将会导致诸多问题。在进行接地方式组合选择时，主网和并网DER接地方式不同组合下可能存在的接地方式转变问题须引起重视，且有源配电系统的接地故障电压电流特征分析较常规配电网要复杂得多，并会有更多导致各种过电压因素。无论是考虑现有配电网中已有继电保护和绝缘配置，还是脱离现有配电网条件约束的有源配电网，均建议主网采用小电流接地方式、DER采用不接地。此外，须指出的是，现有小电阻接地方式配电网中DER接地方式的选择有一定的难度。

结语

总之，由小电流系统向大电流接地系统转变时，配电网对应改造所面对的改造难度较大，由于供电公司内部门设置的原因，变电站内进行小电阻接地改造时未能充分考虑配电网对应改造的难度与成本。目前已有对于配电网采用何种接地方式不同的声音，未来城市进行配电网接地方式的改造，应充分估算变电站及配电网两部分的改造成本，并进行相关调查走访，评估改造难度。对于中长期规划中电容电流可能超出150A或规划建设电缆网架的新建电力网络，无论当前配电网采取何种接地方式，都应将配电变压器的安全接地与工作接地分开设置，10kV侧的计量装置也应采用三相四线电能计量装置。这两项工作虽然将增加小部分初始投资，但能够防止未来可能的配电网接地方式改造时带来的麻烦。

参考文献：

[1]朱亮.10kV配电网小电阻接地系统单相短路故障及其保护研究[D].长沙：湖南大学，2011.

[2]韩利群.10kV各类中性点接地方式运行情况研究[D].广州：华南理工大学，2014.

[3]徐浩强，薛磊．10kV电网中性点接地的探讨[J].高电压技术，1993（2）：58-61．