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潤揚大橋總變10KV側低電阻接地介紹

本文闡述長距離電纜輸送10KV電力的供配電系統，在運行過程中由于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。確保潤揚大橋供配電系統運行安全可靠。

接地電容中性點直接接地中性點經低電阻接地繼電保護

一、概述

潤揚長江公路大橋及南北接線全長約35公里，由主橋段、北接線段和南接線段組成，其中主橋段用電負荷約為6850KVA，南接線段用電負荷約為800KVA。以上均由鎮江南岸橋區35/10KV總變電站供電，其10KV側為中性點不接地系統。

我國電力系統常用的系統接地方式有四種：中性點直接接地、中性點經消弧線圈接地、中性點經電阻器接地和中性點不接地系統。

對10KV交聯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。當接地電容電流Id＜10A時，接地故障產生的穩定電弧一般能自行熄滅，線路仍能繼續運行一段時間，在此期間，如能消除故障，則系統可以不停電而繼續運行。一旦產生單相接地短路，當電容電流超過10A時，則產生弧光接地過電壓，往往會造成多處絕緣擊穿現象，危險性很大，必須立即切斷電源，防止事故擴大。

潤揚大橋南北接線供電方式均采用YJV電力電纜穿管埋地敷設，南接線雙回路YJV-10KV-3*70電纜總長5公里，3*70交聯聚乙烯絕緣銅芯電纜的接地電容電流為1.3A/Km，世業洲YJV-10KV-3*240電纜總長9公里，3*70交聯聚乙烯絕緣銅芯電纜的接地電容電流為2.1A/Km。這樣，當單相接地故障時，其接地電容電流為Id=76.2A，電容電流超過了規范要求。

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

二、接地方式比較

在中性點接地系統中，常用的有中性點直接接地、中性點經消弧線圈接地、中性點經低電阻接地。各種接地方式各有其特點。

中性點直接接地方式：

⑴適用于110KV以上高壓和0.4KV低壓系統。

⑵單相接地故障時，非故障相電壓升高最小。

⑶對通信電子設備干擾最大。

⑷單相接地電流最大。

中性點經消弧線圈接地方式：

⑴電網的運行可靠性較高。

⑵對瞬間故障單相接地能自行熄弧，不易發展為三相短路。

⑶可減小故障電流。

⑷當系統電容電流超過30A時，消弧線圈容量增大，增加投資。

⑸處理故障過程中對線路逐條進行拉閘可能產生較高的過電壓。

⑹人工檢測與排除故障所需的時間較長，容易擴大事故。

⑺繼電保護運算較復雜。

中性點經低電阻接地方式：

⑴能將單相接地時的異常過電壓抑制在運行相電壓的2.8倍以下，電網可采用絕緣水平較低的電氣設備。

⑵能快速切除單相接地故障。

⑶對通信電子設備干擾大。

⑷改善了電氣設備運行條件，提高了設備運行的可靠性。

⑸繼電保護簡單

人們對接地方式的選擇是根據技術、經濟、安全等因素綜合考慮，中性點接地系統是一個涉及到供電可靠性、過電壓與絕緣配合、繼電保護和自動裝置的正確動作、通干擾、系統穩定等多方面的綜合性技術問題。

中性點接地方式的選擇一般遵循以下原則：

經濟因素

經濟因素是選擇中性點接地方式的重要因素，隨著電壓等級的提高，輸變電設備的絕緣費用在總投資中的比重愈來愈大，如果中性點采用有效接地方式，絕緣水平可以降低，減少設備造價，經濟效益十分顯著。

安全供電質量因素

單相接地故障對安全和供電質量的影響取決于故障電流、故障電壓、中性點位移電壓這三個數據及故障的持續時間。

三、潤揚大橋接地方式

潤揚大橋現有35KV/10KV變電站的10KV側為△型接法，屬中性點不接地系統，不適用于長距離電力電纜線路，故需改成中性點接地系統。根據本項目特點，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，制造一個中性點，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供電不同電壓等級同時的問題。

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，可有效降低單相接地電流，促使電弧自動熄滅，使單相接地故障不易發展為三相短路，且線路不立即跳閘，按規程規定，電網可帶故障運行二小時，有利于提高供電可靠性。但消弧線圈以往都是手動調節，存在調節困難，不易排除故障等缺點，現在雖有了自動調節裝置，但仍存在價格偏高，需另配備檢測裝置等缺點。

另外潤揚大橋南北接線均為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，接地保護方式較簡單，電纜可選擇較低絕緣水平的，節省投資。低電阻接地方式能快速切除故障，縮短過電壓的持續時間，避免事故擴大，卻增加了單相接地跳閘率，影響了供電可靠性。但潤揚大橋南北接線本身就是雙回路供電，故障跳閘對其供電可靠性沒有影響。

方案2對原系統沒有作任何修改，僅在35/10KV變電站的10KV側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的10KV側無中性點的△型接法改成帶中性點的Y型接法。再通過Y型接法的中性點帶低電阻接地。

將35/10KV變壓器由Y/△型接法改成Y/Y型接法，

方案3對原系統沒有基本沒作修改，將原來的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側和6KV側通過加裝低電阻接地。原鎮江橋區變電站的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

消弧線圈接地裝置50萬

共二套60＊2＝120萬

方案2、接地變壓器10萬

接地電阻器10萬

共二套20＊2＝40萬

方案3、35/10KV△/Y變壓器25萬

接地電阻器10萬

共二套35＊2＝70萬

方案4、35/10/6KV△/Y/Y變壓器32萬

接地電阻器10萬

6KV開關柜2個12萬

共二套54＊2＝108萬

綜合比較分析，從系統運行的可靠性、繼電保護簡單、接地故障容易切除及經濟因素等方面考慮，同時考慮到潤揚大橋的采用雙回路供電的實際情況，采用接地變壓器+低電阻的接地方式比較適合潤揚大橋的供配電系統，因此在本次工程中我們采用了在35KV總變電站的10KV母線側加裝接地變壓器和低電阻的形式。

四、系統接地設計

在本次工程中，我們采用在10KV主母線側加設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，對三相平衡負荷呈高阻抗狀態，對不平衡負荷呈低阻抗狀態。當系統發生單相接地故障時，接地變壓器的中性點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，短時允許電流400A，工頻耐壓35KV。

電阻柜中的電阻元件應采用電阻專用、特殊配方的不銹鋼合金制造，其特點是：

耐受高溫：熔點為1375-1500℃，最高使用溫度1000℃。

抗拉強度高：抗拉強度700Mpa，在900-1000℃高溫下，機械強度基本保持不變；

電阻率高：電阻率為108μΩm，有利于減小電阻元件尺寸；

阻值穩定：電阻溫度系數2.17×10Ω/℃，在350℃高溫時，阻值僅增加6.6%，有利于保證保護的靈敏度。

高韌性：在溫度劇烈變化的運行條件下，仍保持良好的韌性，不易斷裂。

電阻柜系統額定電壓10.5KV，電阻柜額定電壓6.0KV，短時允許電流400A，短時允許通流時間10s。

接地變壓器前端設置隔離開關，電阻器與接地網之間設置零序互感器，用于測量和監視單相接地零序電流。10KV側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，用于測量本線路零序電流和保護動作于跳閘，當發生單相接地故障后，故障相所在饋出回路斷路器立即跳閘，以保證其他回路運行的安全。

經實地調查，潤揚大橋35/10KV總變電站室內己無法安裝接地裝置，因此，我們建議采用組合式接地裝置，安裝在室外。

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（責任編輯：xy）

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