66kV系统中性点低电阻接地改造研究

摘要：随着城市66kV电网电缆线路增多，消弧线圈接地方式在增容困难时难以补偿电容电流，无法有效熄灭故障电弧，而采用低电阻固定接地方式供电可靠性显著降低。本文提出了中性点经低电阻灵活接地方式，并给出了具体改造方案，有效的解决了消弧线圈接地和低电阻接地存在的问题。

关键词：中性点;低电阻接地;灵活接地

前言

东北电网66kV普遍采用消弧线圈接地系统，在该接地方式下，无论系统出线为架空线路还是电缆线路，发生单相接地故障时保护均不跳闸，可带故障运行两小时。而随着城市电网建设的不断发展，66kV电缆化率不断提高，系统电容电流水平随之大幅度增加，而起到补偿电容电流作用的消弧线圈由于受到配电装置区场地等限制却无法同步增容，从而导致消弧线圈的补偿容量不足，造成电弧不易熄灭;另一方面，电缆线路单相接地故障多为永久性故障，故障处理不及时往往会引起相间短路故障甚至导致电缆隧道内发生火灾，扩大事故范围。本文提出了中性点经低电阻灵活接地方式，有效地解决了上述问题。

1 中性点低电阻接地方式分析

中性点采用低电阻接地方式相比消弧线圈接地方式的优势有以下几点：

（1）低电阻接地系统在发生单相接地故障时，继电保护可以准确判断并快速切除故障线路，大大提高了故障线路判断的准确率和时效性。

（2）低电阻接地方式在发生单相接地故障时，非故障相电压一般小于线电压，可以有效控制非故障相的过电压水平。

（3）中性点经低电阻接地方式可以有效抑制系统内的谐振。中性点经低电阻接地相当于在谐振回路中接入了阻尼电阻，可以使系统快速退出谐振状态。

（4）中性点经低电阻接地方式对电容电流变化的适应能力较强，可以减少后期因电容电流增长而带来的增容改造。

中性点采用低电阻接地方式相比消弧线圈接地方式的劣势主要是该接地方式不区分瞬时性和永久性故障，都对故障线路进行快速切除处理，因此必将大幅度影响供电可靠性。

2 中性点经低电阻灵活接地

为解决中性点经低电阻固定接地供电可靠性降低和中性点接地方式改造过渡期间系统无法联网供电的问题，提出中性点低电阻采用可快速投切的灵活接地方式，发生单相接地故障时首先利用消弧线圈进行补偿，经延时判定为永久性单相接地故障后，短时自动投入低电阻用于选择故障线路，经预定延时自动退出低电阻，系统恢复为消弧线圈接地方式。

中性点经低电阻灵活接地方式下，单相接地故障时，首先流经故障点的电流为数值较小的消弧线圈补偿后残流，低电阻投入后，流经故障点的电流变为数值较大的阻性故障电流，低电阻退出后，如经选线装置跳闸切除故障线路，则流经故障点的电流消失，如选线装置只发告警信号，则流经故障点的电流仍为消弧线圈补偿后残流。

电网正常运行时，低电阻自动投切控制器实时测量中性点位移电压，发生单相接地故障且电网零序电压超过整定值时，在故障初始阶段不接入并联低电阻，以充分发挥消弧线圈补偿故障电流、减缓故障相恢复电压上升速度的作用，提高瞬时性故障自恢复概率。经过一段时问，如零序电压持续存在，投入并联低电阻，首先消除可能存在的消弧线圈电感与电网对地电容串联谐振引起的虚幻接地现象，如零序电压仍然存在，则认为电网发生永久性接地故障，利用电阻投切过程中故障分量的变化实现故障选线报警或跳闸。

3 中性点经低电阻灵活接地改造方案

在原主变66kV侧新增接地变压器和低电阻，配套低电阻自动投切控制器，站内66kV系统相关保护设备利旧，新增接地选线装置。

3.1 接地变和低电阻

每组接地变压器接于相应主变压器低压侧母线处，设断路器开关间隔设备，接地变压器可独立于主变压器单独投退，接地变压器不带站用变。该接入方式主接线简洁明了，二次接线简單，一次设备经断路器接入母线比较容易实现，供电可靠性高，接地变压器回路发生故障，可以只跳开接地变压器断路器，不影响主变压器供电，主变压器66kV系统运行方式灵活，既可以并列运行，也可以分列运行。

接地电阻值的选择应综合考虑继电保护技术要求、故障电流对电气设备和通信的影响，以及对人身安全和系统供电可靠性的影响等，电阻值和热稳定容量需根据装设地区的运行方式、短路阻抗等参数进行校核，一般可选取系统单相接地故障电容电流的2～4倍作为接地电阻装置的额定热稳定电流，从而确定接地装置的电阻值。并联低电阻在系统故障时投入运行时间应小于10秒。

3.2 控制和保护

配置一套低电阻自动投切装置，在故障初始阶段不接入并联低电阻，提高瞬时性故障自恢复概率。经过一段时问，如零序电压持续存在，接入并联低电阻。由于中性点电阻投入不可过长，因此装置设置中性点电阻自动切除功能，装置发出合低电阻开关命令后，无论故障是否切除，均经整定延时跳开低电阻开关。

新增一套接地选线装置，故障选线装置具备单相接地故障跳闸功能，由调度根据线路负荷特点和重要性决定投入跳闸出口压板，当系统发生单相接地故障时由接地选线装置报警或者跳闸，是否投入跳闸功能由调度根据系统运行方式需要以及线路重要性决定。

变电站内原有66kV线路、电容器、站用变、母联等相关保护设备全部利旧。按接地变配置接地变电气量保护装置，具备电流速断保护、过电流保护、零序过电流保护功能，配置一套独立的接地变非电量保护装置。

结束语

中性点采用低电阻接地能够快速切断单相接地故障，满足继电保护快速性、灵敏性、选择性的要求，降低多重接地故障概率，缩短电缆设备带故障运行时间，有效遏制绝缘老化，延长设备寿命;另外，由于电网过电压水平较低，可以选用绝缘水平较低的电缆和设备。在带来上述好处的同时，中性点经低电阻接地、单相接地故障直接跳闸的方式也降低了供电可靠性，而选择中性点经低电阻灵活接地改造方案兼顾了消弧线圈接地和低电阻接地的优点，并规避了两者的缺点，适用于电缆化率高、电容电流大的地区。

参考文献：

[1]GB/T 50065-2021 交流电气装置的接地设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011

作者简介：姜百超（1983.11），男，汉族，硕士，高级工程师，注册电气工程师，主要研究方向为智能电网规划和设计。