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浅谈消弧线圈并联小电阻智能多模接地系统的运用

范文

陈凯红

摘要：本文介绍了接地方式现状及存在的问题，智能多模接地系统，消弧线圈升级改造为智能多模接地方式的配置以及10kV零序电流保护的配置。

关键词：接地方式；智能多模接地系统；改造思路

中图分类号：TM407 文献标识码：A

一、接地方式现状及存在的问题

电力系统中性点接地方式分析研究是一项重要技术，它对电力系统安全运行和电磁环境都有很大影响。确定中性点接地方式，应从对供电可靠性、内部过电压、继电保护、通信干扰以及确保人身安全等诸方面综合考虑。目前，电力系统的接地方式主要有四种：中性点不接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地和中性点经消弧线圈接地。其中，中性点不接地系统和中性点经消弧线圈或高阻接地系统称为小电流接地系统。

消弧线圈接地方式能自动消除瞬时性单相接地故障，具有减少跳闸次數、降低接地故障电流的优点，在变电站普遍运用，但随着电网运用要求的不断接高，现有的接地方式也出现不同程度问题，主要表现在：

1.经消弧线圈补偿单相接地故障电流后，接地选线装置选线准确率不高。

2.单相接地故障点附近如有人员接触或经过，易发生人员伤害的风险。

3.不适应配网自动化发展的需要。发生单相接地故障时，由于消弧线圈的补偿，接地零序电流很小，零序功率方向不确定，使得自动化的智能终端难以准确选线及定位，无法实现其自动隔离故障的功能，配网自动化的效用大打折扣。

二、智能多模接地系统

上述现象在智能电网的背景下变得越来越难以接受，迫切需要进行改造升级。结合现场实际，一种基于现有消弧线圈基础上进行升级改造的方案：消弧线圈并联小电阻智能多模接地系统。有效的解决以上的问题。它是利用电阻器投入后产生的强大特征信号，可以用保护装置直接跳开接地线路，轻易捕捉和甄别接地故障线路。

该方式兼具传统小电阻接地和消弧线圈接地的优点并避免其缺点，相比单纯小电阻接地，降低了单相接地引起的跳闸率，相比单纯的消弧线圈接地，优势是能够较好的选对接地线路并实现跳闸。

1.基本原理

消弧线圈升级改造为智能多模接地系统的具体做法是：正常运行时，将消弧线圈投入到系统中，小电阻不运行，投切装置处于断开状态，发生单相接地故障后，不会立刻闭合投切装置。在原有消弧线圈上立即补偿，如果是瞬时故障，瞬时性接地故障由电感电流补偿后电弧熄灭。则系统自行恢复，从而避免了小电阻接地方式中一有故障立刻跳闸，使得线路跳闸率高的情况；如果是永久性接地故障，则消弧线圈正常补偿外，电阻器自动延时瞬时投入，产生明显的电流特征信号，使馈线保护动作，保护装置和配网自动化智能终端准确选出线路，发信告知调度和运行人员，并可选择自动跳闸隔离。投入小电阻后，可控电抗器自动退出补偿，当故障隔离后，系统恢复正常运行，控制装置自动断开接触器退出小电阻。准确地投入实现了故障线路的快速准确隔离，避免了故障扩大。

三、消弧线圈升级改造为智能多模接地方式配置

（1）改造思路

原有消弧线圈接地系统改造为多模接地方式，主要需要增加可控电阻部分和对变电站馈线保护增设零序保护功能；原有消弧线圈如功能完好，则无需更换。

以图1智光多模接地装置原理图为例，增加可控电阻部分，主要是增加小电阻器、用来投切电阻器的高压接触器（或高压断路器）、监测零序电压电流的中性点PT/CT以及对成套装置实现整体控制策略的系统控制器等。电阻器阻值可选，一般结合常用阻值及现场容流大小做出选择（如对于10kV系统，常用的阻值为10Ω、12Ω及16Ω三种）。增加的可控小电阻设备，可与各种原理和容量的消弧线圈实现协调配合使用。

增加可控电阻后，当永久性接地故障发生时，通过投入电阻产生较大的电流信号，一般情况下应用馈线保护装置的零序保护来进行选跳或发出告警信号。所以一般需要投入馈线保护装置的零序保护功能，并进行合理的零序电流保护定值整定。

（2）中性点接地装置改造要求

①在运行的消弧线圈接地成套装置，可选用消弧线圈加小电阻接地装置。

②新增中性点接地装置技技术要求

零序保护：选用消弧线圈加小电阻接地方式时，其配电线路应配置零序保护，发生接地故障时先由消弧线圈进行补偿，经延时（5s～10s）后再投入小电阻。通过线路零序保护跳相应线路。

零序CT：所有10kV、20kV开关间隔均应配置独立的CT，新建和扩建工程选用闭环式零序CT改造工程应优先选用闭环式零序CT。

四、10kV零序电流保护的配置

对于中性点经消弧线圈并联小电阻接地系统而言，零序保护配置应主要参考小电阻接地系统，三段式电流保护和两段式零序保护作为馈线主保护，所有保护均作用于馈线断路器，应在中性点接地电阻回路中加入接地变零序保护作为馈线保护的后备保护及母线故障的主保护，作用于跳开变压器低压侧断路器，为了减少误跳闸造成的供电可靠性下降，对于架空输电线路应配置一次自动重合闸，使得瞬时性故障后可尽快恢复供电，同时在永久性故障时加速继电保护动作于跳闸，对于纯电缆输电线路，考虑到其故障多是永久性故障，故不必设置自动重合闸。

五、实际案例

根据广东电网公司《关于明确小电流接地系统中性点接地装置选型和改要求的通知》（广电生（2016）58号），中山供电局对需要改造的110kV/220kV变电站进行改造。

在110kV大丰变电站、220kV胜龙变电站中性点接地系统进行改造：

1.在原消弧线圈本体设备旁加装智能电阻等一次设备。

2.更换原消弧系统控系统制器，升级为多模接地系统控制器。

3.完成智能电阻设备的一次及二次电缆连接。

4.完善并应用馈线保护装置零序保护功能。

改造项目完成后，带来如下经济及社会效益：

1.快速准确隔离故障线路，大大降低了单相接地故障发展为相间短路导致的事故损失。

2.大大减少了进行故障排除的人员工作量。

3.有效提高供电的安全性和可靠性。

4.有效配合实现配网自动化，为实现故障自愈提供坚实基础。

综上所述，将消弧线圈接地升级改造为智能多模接地模式，符合智能电网建设的需要，适用于电容电流较大，架空线路和电缆线路混合的城市配网，也适用于电容电流不太大，以架空线路为主的农村配电网，具有广泛的适用性，是一种值得大力推广的技术方案。

参考文献

[1]电气工程师实用手册编委会.新编电气工程师实用手册[M].北京：中国水利水电出版社，2001.

[2]黄志方，魏立新，李刚.消弧线圈并联小电阻的灵活接地方式[J].广东电力，2014（6）：64-67.

[3]智光多模接地装置技术条件书[R].广东省中山市电力设计院有限公司，2013.

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