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潤(rùn)揚(yáng)大橋總變10KV側(cè)低電阻接地介紹

本文闡述長(zhǎng)距離電纜輸送10KV電力的供配電系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中由于10KV電力電纜接地電容電流過大而引起接地故障的解決方法。確保潤(rùn)揚(yáng)大橋供配電系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。

接地電容中性點(diǎn)直接接地中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地繼電保護(hù)

一、概述

潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋及南北接線全長(zhǎng)約35公里，由主橋段、北接線段和南接線段組成，其中主橋段用電負(fù)荷約為6850KVA，南接線段用電負(fù)荷約為800KVA。以上均由鎮(zhèn)江南岸橋區(qū)35/10KV總變電站供電，其10KV側(cè)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。

我國(guó)電力系統(tǒng)常用的系統(tǒng)接地方式有四種：中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻器接地和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。

對(duì)10KV交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜線路，由于其自熄電弧電流較小，僅為10A。當(dāng)接地電容電流Id＜10A時(shí)，接地故障產(chǎn)生的穩(wěn)定電弧一般能自行熄滅，線路仍能繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，在此期間，如能消除故障，則系統(tǒng)可以不停電而繼續(xù)運(yùn)行。一旦產(chǎn)生單相接地短路，當(dāng)電容電流超過10A時(shí)，則產(chǎn)生弧光接地過電壓，往往會(huì)造成多處絕緣擊穿現(xiàn)象，危險(xiǎn)性很大，必須立即切斷電源，防止事故擴(kuò)大。

潤(rùn)揚(yáng)大橋南北接線供電方式均采用YJV電力電纜穿管埋地敷設(shè)，南接線雙回路YJV-10KV-3*70電纜總長(zhǎng)5公里，3*70交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜的接地電容電流為1.3A/Km，世業(yè)洲YJV-10KV-3*240電纜總長(zhǎng)9公里，3*70交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜的接地電容電流為2.1A/Km。這樣，當(dāng)單相接地故障時(shí)，其接地電容電流為Id=76.2A，電容電流超過了規(guī)范要求。

由上分析可見，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)只適用于線路不太長(zhǎng)，也就是電容電流不太大的架空線路，并不適用于線路很長(zhǎng)的電纜線路。

二、接地方式比較

在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，常用的有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地。各種接地方式各有其特點(diǎn)。

中性點(diǎn)直接接地方式：

⑴適用于110KV以上高壓和0.4KV低壓系統(tǒng)。

⑵單相接地故障時(shí)，非故障相電壓升高最小。

⑶對(duì)通信電子設(shè)備干擾最大。

⑷單相接地電流最大。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式：

⑴電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性較高。

⑵對(duì)瞬間故障單相接地能自行熄弧，不易發(fā)展為三相短路。

⑶可減小故障電流。

⑷當(dāng)系統(tǒng)電容電流超過30A時(shí)，消弧線圈容量增大，增加投資。

⑸處理故障過程中對(duì)線路逐條進(jìn)行拉閘可能產(chǎn)生較高的過電壓。

⑹人工檢測(cè)與排除故障所需的時(shí)間較長(zhǎng)，容易擴(kuò)大事故。

⑺繼電保護(hù)運(yùn)算較復(fù)雜。

中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地方式：

⑴能將單相接地時(shí)的異常過電壓抑制在運(yùn)行相電壓的2.8倍以下，電網(wǎng)可采用絕緣水平較低的電氣設(shè)備。

⑵能快速切除單相接地故障。

⑶對(duì)通信電子設(shè)備干擾大。

⑷改善了電氣設(shè)備運(yùn)行條件，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

⑸繼電保護(hù)簡(jiǎn)單

人們對(duì)接地方式的選擇是根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等因素綜合考慮，中性點(diǎn)接地系統(tǒng)是一個(gè)涉及到供電可靠性、過電壓與絕緣配合、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的正確動(dòng)作、通干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定等多方面的綜合性技術(shù)問題。

中性點(diǎn)接地方式的選擇一般遵循以下原則：

經(jīng)濟(jì)因素

經(jīng)濟(jì)因素是選擇中性點(diǎn)接地方式的重要因素，隨著電壓等級(jí)的提高，輸變電設(shè)備的絕緣費(fèi)用在總投資中的比重愈來(lái)愈大，如果中性點(diǎn)采用有效接地方式，絕緣水平可以降低，減少設(shè)備造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

安全供電質(zhì)量因素

單相接地故障對(duì)安全和供電質(zhì)量的影響取決于故障電流、故障電壓、中性點(diǎn)位移電壓這三個(gè)數(shù)據(jù)及故障的持續(xù)時(shí)間。

三、潤(rùn)揚(yáng)大橋接地方式

潤(rùn)揚(yáng)大橋現(xiàn)有35KV/10KV變電站的10KV側(cè)為△型接法，屬中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，不適用于長(zhǎng)距離電力電纜線路，故需改成中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)，有以下4種接地方式可供選擇：

⑴接地變壓器＋消弧線圈接地方式。

⑵接地變壓器＋低電阻接地方式。

⑶將35/10KV變壓器由Y/△型接法改成Y/Y型接法，制造一個(gè)中性點(diǎn)，以便于接地。

⑷將35/10KV變壓器由Y/△型接法改成35/10/6的Y/Y/Y型接法。既解決了供電系統(tǒng)的接地問題，又解決了南北接線10KV供電、主橋6KV供電不同電壓等級(jí)同時(shí)的問題。

接地變壓器＋消弧線圈接地方式：

消弧線圈接地方式常用于供電公司的電力系統(tǒng)，可有效降低單相接地電流，促使電弧自動(dòng)熄滅，使單相接地故障不易發(fā)展為三相短路，且線路不立即跳閘，按規(guī)程規(guī)定，電網(wǎng)可帶故障運(yùn)行二小時(shí)，有利于提高供電可靠性。但消弧線圈以往都是手動(dòng)調(diào)節(jié)，存在調(diào)節(jié)困難，不易排除故障等缺點(diǎn)，現(xiàn)在雖有了自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，但仍存在價(jià)格偏高，需另配備檢測(cè)裝置等缺點(diǎn)。

另外潤(rùn)揚(yáng)大橋南北接線均為10KV二回路供電，已充分保證了供電的可靠性，如有其中一路故障，可立即切換到另一路。

接地變壓器＋低電阻接地方式。

方案2、3、4均為低電阻接地方式，該方式可降低單相接地

非故障相的過電壓，接地保護(hù)方式較簡(jiǎn)單，電纜可選擇較低絕緣水平的，節(jié)省投資。低電阻接地方式能快速切除故障，縮短過電壓的持續(xù)時(shí)間，避免事故擴(kuò)大，卻增加了單相接地跳閘率，影響了供電可靠性。但潤(rùn)揚(yáng)大橋南北接線本身就是雙回路供電，故障跳閘對(duì)其供電可靠性沒有影響。

方案2對(duì)原系統(tǒng)沒有作任何修改，僅在35/10KV變電站的10KV側(cè)增加了接地變壓器和低電阻共二套。通過接地變壓器將原來(lái)的10KV側(cè)無(wú)中性點(diǎn)的△型接法改成帶中性點(diǎn)的Y型接法。再通過Y型接法的中性點(diǎn)帶低電阻接地。

將35/10KV變壓器由Y/△型接法改成Y/Y型接法，

方案3對(duì)原系統(tǒng)沒有基本沒作修改，將原來(lái)的Y/△型接法的35/10KV油浸式變壓器更換成Y/Y型接法。然后通過加裝低電阻接地。

4、35/10KV變壓器由Y/△型接法改成35/10/6的Y/Y/Y型接法。

方案4，將原來(lái)的35/10KV的Y/△型接法的油浸式變壓器更換成35/10/6KV的Y/Y/Y型接法。然后在10KV側(cè)和6KV側(cè)通過加裝低電阻接地。原鎮(zhèn)江橋區(qū)變電站的10KV柜和10/6KV變壓器可取消。

投資估算:

方案1、接地變壓器10萬(wàn)

消弧線圈接地裝置50萬(wàn)

共二套60＊2＝120萬(wàn)

方案2、接地變壓器10萬(wàn)

接地電阻器10萬(wàn)

共二套20＊2＝40萬(wàn)

方案3、35/10KV△/Y變壓器25萬(wàn)

接地電阻器10萬(wàn)

共二套35＊2＝70萬(wàn)

方案4、35/10/6KV△/Y/Y變壓器32萬(wàn)

接地電阻器10萬(wàn)

6KV開關(guān)柜2個(gè)12萬(wàn)

共二套54＊2＝108萬(wàn)

綜合比較分析，從系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、繼電保護(hù)簡(jiǎn)單、接地故障容易切除及經(jīng)濟(jì)因素等方面考慮，同時(shí)考慮到潤(rùn)揚(yáng)大橋的采用雙回路供電的實(shí)際情況，采用接地變壓器+低電阻的接地方式比較適合潤(rùn)揚(yáng)大橋的供配電系統(tǒng)，因此在本次工程中我們采用了在35KV總變電站的10KV母線側(cè)加裝接地變壓器和低電阻的形式。

四、系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)

在本次工程中，我們采用在10KV主母線側(cè)加設(shè)接地變壓器和低電阻器。

接地變壓器選用曲折接線接地變壓器，對(duì)三相平衡負(fù)荷呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，對(duì)不平衡負(fù)荷呈低阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器的中性點(diǎn)電位由零電位上升到U0=UL/√3=385A

Sd.r=0.576*10*385=2217KVA

接地變壓器的額定容量為Se.r=Sd.r/K=2217/10.5=211KVA，可選取315~400KVA。

接地變壓器容量400KVA，額定電壓10.5KV，短時(shí)允許電流400A，工頻耐壓35KV。

電阻柜中的電阻元件應(yīng)采用電阻專用、特殊配方的不銹鋼合金制造，其特點(diǎn)是：

耐受高溫：熔點(diǎn)為1375-1500℃，最高使用溫度1000℃。

抗拉強(qiáng)度高：抗拉強(qiáng)度700Mpa，在900-1000℃高溫下，機(jī)械強(qiáng)度基本保持不變；

電阻率高：電阻率為108μΩm，有利于減小電阻元件尺寸；

阻值穩(wěn)定：電阻溫度系數(shù)2.17×10Ω/℃，在350℃高溫時(shí)，阻值僅增加6.6%，有利于保證保護(hù)的靈敏度。

高韌性：在溫度劇烈變化的運(yùn)行條件下，仍保持良好的韌性，不易斷裂。

電阻柜系統(tǒng)額定電壓10.5KV，電阻柜額定電壓6.0KV，短時(shí)允許電流400A，短時(shí)允許通流時(shí)間10s。

接地變壓器前端設(shè)置隔離開關(guān)，電阻器與接地網(wǎng)之間設(shè)置零序互感器，用于測(cè)量和監(jiān)視單相接地零序電流。10KV側(cè)的所有饋出回路的零序互感器需作替換，改為能通過較大電流的零序互感器，用于測(cè)量本線路零序電流和保護(hù)動(dòng)作于跳閘，當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，故障相所在饋出回路斷路器立即跳閘，以保證其他回路運(yùn)行的安全。

經(jīng)實(shí)地調(diào)查，潤(rùn)揚(yáng)大橋35/10KV總變電站室內(nèi)己無(wú)法安裝接地裝置，因此，我們建議采用組合式接地裝置，安裝在室外。

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（責(zé)任編輯：xy）

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