10kV供配電系統常用的三種接地方式
發布時間：
2024-10-22 11:25
在電氣設計中，10kV供配電系統常用的接地方式相對較少，主要分為不接地、小電阻接地和消弧線圈接地三種方式。下面將分別介紹這三種方式的具體內容。
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圖一中，10kV側變壓器繞組采用三角形接線方式，并未接地，當變壓器的L3相出現圖中的接地故障后，故障電流Id由于沒有返回電源的通路，只能通過圖一中所示的L1相和L2相的對地電容返回電源，故障電流Id=Ic1+Ic2。因為線路對地電容，尤其是架空線的對地電容很小，容抗很大，因此Id一般都很小。
DL 5449-2012 《20kV配電設計技術規定》第3.5.2條規定，當單相接地故障電容電流小于10A時，可采用不接地方式。依據GBT 50065-2011 《交流電氣裝置的接地設計規范》第6.1.1條，高壓配電電氣裝置的保護接地電阻Rb≤4Ω，那么出現圖一的接地故障時，變壓器外殼及PE線上對地電位升高為Uf，Uf=Id * Rb ≤ 10x4 = 40V，小于安全電壓50V，不會導致低壓側出現安全觸電事故；
這就使得10kV不接地系統內發生圖一的接地故障時，10kV故障回路電源側的斷路器不必切斷電源，只需發出故障信號，使維護人員能在規定時間內排除故障，避免出現上級斷路器跳閘而造成大面積停電事故。
發生圖一故障時，10kV側不接地系統雖然能保證不中斷供電，但是非故障相L1相和L2相對地絕緣將承受√3倍相電壓，因此需提高10kV系統供電元件的對地絕緣水平，導致增加供電網絡的建設投資。
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隨著城市用電負荷的增長，現今采用大量的埋地電纜供電，由于埋地電纜對地電容電流的增大，10kV電網的接地故障電容電流基本都超過了10A而達到數百安培。單相接地故障電弧能量的增大使單相接地故障可轉化為相間短路，那么不接地系統的保障供電不中斷的優點就不存在了。因此現今城市10kV供配電系統大多采用經小電阻接地系統，在發生接地故障時由上級斷路器跳閘以切斷電源。
如圖二所示，10kV側電源端變壓器采用接地變壓器經過小電阻接地。在發生圖二所示的接地故障時，故障電流經由Rb、Rb’ 和 R(小電阻）返回電源，這時的故障電流就比較大，足夠使上級斷路器及時脫扣切斷電源；因為故障及時被切除，所以變壓器外殼及PE線上也不存在對地電位升高的問題。
這種接地方式能快速地切除單相接地故障，提高系統安全水平、降低人身傷亡事故。另外由于10kV電源側采用接地變壓器接地，非故障相L1相和L2相對地電壓會有所升高但不會升高到相電壓的√3倍，因此對10kV系統供電元件的絕緣水平等要求就大大降低了，可以減少10kV供配電系統的建設投資。
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DL 5449-2012 《20kV配電設計技術規定》第3.5.2條規定，當單相接地故障電容電流大于10A時、小于150A時，可采用消弧線圈接地方式，如圖三所示。當出現圖三所示的L3相接地故障時，故障電流Id=Ic1 + Ic2 - Ia，因電感電流Ia與電容電流Ic方向相反，所以電感電流Ia可以抵消故障電容電流Ic，一般采用過補償，使得Id<10A，這樣故障點電弧瞬間自熄，從而方式事故擴大。變壓器外殼及PE線上對地電位升高Uf與10kV側不接地方式（圖一）一致。
采用消弧線圈接地方式，利用消弧線圈的感性電流對電網的對地電容電流進行補償，使單相接地故障電流小于10A，從而使故障點電弧可以自行熄滅，減少變壓器外殼及PE線上對地電位的升高；對瞬間單相接地故障能自動消除，提高電網的運行可靠性；在單相接地時不破壞系統對稱性，系統可帶故障運行一段時間，提高供電的可靠性。
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