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6~10kV系统接地补偿的必要性及补偿方案选择

发布于：2015-06-16 14:00:16 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

　以前，我国6～10kV配电网系统，绝在大部分采用中性点不接地方式运行。随着国民经济的迅速发展，城镇用电负荷和用电设备迅速增长，随着城市电网发展特别是开展电网改造后，电缆配电线路的大量出现，引起接地电容电流大幅度增长，由此带来一系列不安全因素：（1）当发生单相瞬时接地时，电弧不能自行熄灭，容易发展成相间短路，造成设备损坏和用户停电事故；（2）当发生断续性弧光接地时，引起较高的过电压，造成多处放电事故；（3）当有人误触带电设备时，由于受到较大接地电流的烧灼，死亡概率大大增加。
据有关在10kV系统模拟小动物接地实验，当接地电流超过11.75A时，电弧便不能自行熄灭。因此，对于10kV系统，从消弧角度来说，接地电流大于11A时就应该补偿。
2004年，对我公司所属东宝公司管辖的12个变电站进行了6～10kV接地电流的普测，结果是：接地电流大于11A的6个，占50％，大于20A的4个，占33％，大于30A的3个，占25％，其中负荷最大的苏台变电站的接地电流已达到80A，任何瞬间接地都可能引起相间故障，任何人员触电，生还的可能性很小。
东宝公司先在苏台站进行接地补偿试点，苏台站供区的配电事故明显减少。此后，在东宝站、兴隆站等新建站安装接地补偿装置。目前，已有3个变电站安装了接地补偿装置，各站的接地电流及补偿情况如表1所示：

关于补偿方案问题，也是近年来国内比较关心的问题，《电力设备过电压保护设计技术规程》第3条规定，3～60kV的电力网，应采用中性点非直接接地的方式。当单相接地故障电流大于下列数值时，应装设消弧线圈：3～10kV电力网，30A；20kV及以上电力网，10A。
上述规程的第46条规定，消弧线圈宜接于星形—三角形或星形—星形—三角形接线的变压器中性点上，如变压器无中性点或中性点未引出，应装设专用接地变压器，其容量应与消弧线圈的容量相配合。
主变压器的6～10kV绕组一般都是三角形接线，无中性点，必须装设接地变压器。如果采用普通的星形—星形的配电变压器，变压器的容量必须是消弧线圈容量的5倍。如采用星形—三角形接线的配电变压器，其容量必须是消弧线圈容量的2倍，这是不经济的。不少单位主张使用Z形接线的配电变压器作专用变压器，其容量可与消弧线圈容量相等，而它的原材料消耗仅比同容量的普通变压器高15％，这在经济上是合算的。对一个有两台主变压器的变电站来说，电压互感器占了两个间隔，所用变占了两个间隔，接地变再占两间隔，这样公用设备所占间隔大多了，按理电压互感器、所用变压器、接地变压器这三者完全可以合而为一，但考虑把电压互感器包括进去困难大一些，我们先把所用变压器和接地变压器合并设计，节省两个间隔和两台所用变压器，运行效果是比较好的。所以我们新建站一律采用接地补偿变压器，老站按接地电流的大小逐年改装接地补偿装置。
我公司接地补偿装置的原理接线图如图1所示：

对于35kV所变与10kV所变配合使用的变电站，我们主张35kV所变采用Z,Y11组线方式，10kV所变采用Z,Z0组接线方式，高压倒中性点装氧化锌避雷器。这种方式不但具有消除铁磁谐振、吸收过电压（这种变压器的零序阻抗很小）、补偿接地电容电流的功能，还解决了两种所变二次侧不能并列倒换电源的问题，无论在经济上还是在技术上都是合理的。
关于中性点不平衡电压的控制问题，也是大家比较关心的。对于35kV系统，由于大都是架空线路，三相对地电容不平衡、一出现较高的不平衡电压，但一般不超过10％。对于 6～10kV系统，电容电流主要是配电电缆引起的，电缆的三相对地电容基本相等，不平衡电压很小。例如东宝站两台SFZL一40000/110/10.5主变压器，10kV共有19回出线，采用两台SJD—120/50—10接地变压器和两台 XDJ—120/10消弧电抗器作接地补偿装置，经过实接地测试，I段母线电容电流 Ic为13.35A，补偿电流整定值IL为16.8A，补偿度为25.8％，实测残流Io为3A，中性点不对称电压Vo为156V，只有相电压的2.5％，Ⅱ段母线Ic=16.35A，IL=20A，I0=3.6A，Vo=79V，只有相电压的 1.3％。2000年未投人接地补偿装置，全年接地55次，跳闸11次，2004年投入接地补偿装置后，全年接地16次，跳闸2次，事故跳闸率明显降低。
采用接地补偿装置以后运行管理困难，大家所共同担心的，也是接地补偿推广受阻的原因之一。我们认为运行管理并不十分复杂。首先我们采用自适应补偿方式（自动跟踪补偿方式），补偿设备与母线同步检修；第二，我们在整定电抗器的补偿电流时考虑倒换电源时电容电流的变化，过补偿度取的比较大，一般不调整电抗器分头。当然，电容电流总是不断变化的，需要定期实测接地电流，需要不断调整和调换补偿装置，增加一些运行工作量。但它减少了事故抢修工作量，减少了设备损坏事故，提高了供电可靠性。