伊犁新天煤化工有限责任公司 新疆伊宁市 835000
摘要：随着社会经济的发展，我国对电能的需求不断增加，10KV小电阻接地系统有了很大进展。随着电缆线路的增多，当发生单相接地故障时，故障的电容电流也在逐步增大。部分地区10kV配电网的不接地系统或经消弧线圈接地系统已不能满足电网安全运行要求，需对当前的10kV接地系统进行改造，即采取小电阻接地系统形式。为此建设单位就小电阻接地系统改造给出了相关的指导原则（简称指导原则），但在一些单位的指导原则中，由于对小电阻接地系统发生单相接地故障时引起的低压侧暂时工频过电压的危害未引起足够的重视，造成给出的相关指导意见中对过电压的防护措施不明确或工程上实施困难等问题。下面就10kV配电网改由小电阻接地系统后高压侧发生接地故障时低压系统出现的暂时工频过电压的防护问题进行分析探讨。
关键词：小电阻接地；电容电流；接地变；选型
引言
当城市规模较小时，10kV和35kV系统多采用中性点不接地和经消弧线圈接地。随着经济的发展，供电网络不断扩大与复杂化，特别是电力电缆在城市电网中的广泛运用，城市电网原有中性点接地方式已经不能满足系统的需要和发展。各电力公司已逐步推广中性点经小电阻接地的方式。中性点经小电阻接地方式又称为经低电阻接地方式，在系统发生单相接地故障时，可在短时间内有选择性地切除故障线路，并且有效抑制孤光接地过电压，从而延长电气设备寿命，提高系统可靠性。
1小电阻接地系统单相接地时零序电流分布及保护配置
当发生单相接地故障时，需要对故障时的电气量进行分析，确定唯一的电气量变化关系，准确定位故障点。零序电流的分布取决于系统中是否有零序通路，当出线3发生单相接地故障时，故障点作为系统的零序电源点，各出线负荷由于无中性点接地，所以不能形成零序通路，站内主变压器10kV侧绕组为三角形接线，也不能形成零序通路，只有站内接地变压器，其高压侧绕组为星形接线，中性点经小电阻接地，低压侧绕组为三角形接线，当接地变压器高压侧施加三相零序电压时，零序电流可以流通，所以接地变压器作为唯一的零序电流通路。粗线路径即表示出线3故障时，系统中零序电流的流通路径。零序电流只经过了故障线路3和站内接地变压器，利用故障线路3和接地变压器的零序电流，构成零序电流保护。当线路3发生单相接地时，线路3保护设备检测到零序电流，判断为该线路有接地故障，保护设备动作切除故障线路，同时接地变压器保护设备也检测到零序电流，判断为10kV系统内有接地故障，作为接地故障的后备保护，当线路3保护设备或断路器拒动时，经延时动作切除主变压器。
2保护适用性分析
实际工程中的零序电流信号也存在一些可能对本方案不利的情况：故障发生时的非周期分量波形与工频周期分量的形状差异较大；实际工程中经常会存在噪声干扰使得周期变化的正弦波变得不规则；高阻接地故障时常伴随弧光接地，波形会发生畸变。针对以上问题有利的是，小电阻接地系统非周期分量持续较短，而一般零序电流保护为躲过雷击的影响都会设置50ms以上的延时，可以躲过该过程的影响；噪声信号一般可以经低频滤波器滤去高频噪声，得到与真实信号变化趋势十分接近的波形，从而保留原有信号的相关性；高阻接地时根据1．2节可知零序电流幅值大大降低，但其波形特征、相位关系不受过渡电阻影响，高阻弧光接地时故障电弧电流总体上仍然接近于正弦波，除电流幅值降低外最大的特点是过零点处波形发生畸变有零休现象，而Pearson相关系数对波形的局部畸变并不敏感。此外，对保护设置门槛值，可以躲过系统正常运行的不平衡电流，同时避免高阻故障时健全线路电流极小波形特征更易受干扰畸变导致的故障误判。
3低压侧采取的防范措施分析
3.1TN系统应采取的防范措施
此部分的电气装置给建筑物外的设备供电时，如果依然采用TN系统，当发生上述的接地故障时，设备的金属外壳将带Uf电压，由于人站在户外地面上，户外地面的电位为零伏，将会导致人体在触及带电的设备外壳时，发生人身电击事故。为防止转移故障电压的发生，应采取将户外TN系统改为局部TT系统，即不采用TN系统的PE线进行接地，而是采用设备外壳单独接地方式，且应保证两者在电气上无联系。一些地方的指导原则中指出：“对于用户侧含TN系统的配电变压器，且用户采用保护总等电位联结系统时，建筑物外未采用总等电位联结装置应将自身接地改为TT接地。”。首先“TT接地”这一说法不准确，未明确是低压电源的系统接地还是设备外露导电部分的保护接地，容易造成误解。其次这一规定值得商榷，因除一些特殊的建筑结构外，在户外实现总等电位联结不现实，户外TN系统必须改为局部TT系统，才能保证人身安全，而不是简单的说明未采取总等电位联结时应改为单独的保护接地，需要按具体情况分析。当TN系统中未采用总等电位联结时（如变压器在建筑物外，老旧建筑物无法实现总等电位联结），为避免高压侧故障时低压侧暂时工频过电压导致的人身电击事故的发生，最彻底的解决措施是将站房内或柱上变压器的高压侧的保护接地RB和低压系统的系统接地R＂B分开独立设置。如一些指导原则中仅提出“用户未采用保护总等电位联结系统时，配电变压器的工作接地与外壳保护接地应分开。如工作接地和保护接地无法分开，接地电阻不应大于0.5Ω”的规定，但如何分开，具体怎么实施并未给出。为保证这两个接地极互不影响，IEC规定两者应相距至少20m以上，同时该系统接地应采用绝缘电缆引出，并与站房内任何金属部分完全绝缘，这是这两个接地极分开设置的关键。
3.2电缆屏蔽层接地线需要穿过零序电流互感器
电力电缆的屏蔽层为包裹在各相芯线外的金属导体，屏蔽层要求在电缆两端接地。目的是当屏蔽层上流过感应电流时，屏蔽层上的感应电流虽然经过了零序电流互感器，但是感应电流通过接地线，又经过了零序电流互感器，并且与屏蔽层的电流方向相反，这样对于零序电流互感器而言，感应电流被抵消，零序电流互感器上采集的电流仍然是线路的零序电流。
3.3配电网系统改造为小电阻接地方式
将配电网系统改造为小电阻接地方式并对上下级保护装置合理整定动作时间级差，在线路或高压机电设备发生接地故障时，通过最近端出口开关速断动作，及时切除故障设备，可有效防范单相接地故障发展为相间短路或三相短路的电气事故，同时也能避免短路时因电压波动对同一系统中其他电力用户的影响。在改造完成后半年时间内，长钢先后发生两次因水泵电机故障及施工作业挖断电缆造成的单相接地故障，均通过零序保护功能可靠切除故障设备或线路。
结语
综上所述，当10kV电网改由小电阻接地系统后，重点需要从防人身电击和绝缘对地击穿两个方面，来防范高压侧接地故障时低压侧暂时工频过电压所造成的危害。本文结了电力电缆屏蔽层接地线的施工工艺，对工程实际应用提供了帮助。
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