10kV供配電系統(tǒng)常用的三種接地方式

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2024-10-22 11:25

在電氣設(shè)計(jì)中，10kV供配電系統(tǒng)常用的接地方式相對(duì)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(nèi)容。

圖一中，10kV側(cè)變壓器繞組采用三角形接線方式，并未接地，當(dāng)變壓器的L3相出現(xiàn)圖中的接地故障后，故障電流Id由于沒(méi)有返回電源的通路，只能通過(guò)圖一中所示的L1相和L2相的對(duì)地電容返回電源，故障電流Id=Ic1+Ic2。因?yàn)榫€路對(duì)地電容，尤其是架空線的對(duì)地電容很小，容抗很大，因此Id一般都很小。

DL 5449-2012 《20kV配電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第3.5.2條規(guī)定，當(dāng)單相接地故障電容電流小于10A時(shí)，可采用不接地方式。依據(jù)GBT 50065-2011 《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.1.1條，高壓配電電氣裝置的保護(hù)接地電阻Rb≤4Ω，那么出現(xiàn)圖一的接地故障時(shí)，變壓器外殼及PE線上對(duì)地電位升高為Uf，Uf=Id * Rb ≤ 10x4 = 40V，小于安全電壓50V，不會(huì)導(dǎo)致低壓側(cè)出現(xiàn)安全觸電事故；

這就使得10kV不接地系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生圖一的接地故障時(shí)，10kV故障回路電源側(cè)的斷路器不必切斷電源，只需發(fā)出故障信號(hào)，使維護(hù)人員能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)排除故障，避免出現(xiàn)上級(jí)斷路器跳閘而造成大面積停電事故。

發(fā)生圖一故障時(shí)，10kV側(cè)不接地系統(tǒng)雖然能保證不中斷供電，但是非故障相L1相和L2相對(duì)地絕緣將承受√3倍相電壓，因此需提高10kV系統(tǒng)供電元件的對(duì)地絕緣水平，導(dǎo)致增加供電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)投資。

隨著城市用電負(fù)荷的增長(zhǎng)，現(xiàn)今采用大量的埋地電纜供電，由于埋地電纜對(duì)地電容電流的增大，10kV電網(wǎng)的接地故障電容電流基本都超過(guò)了10A而達(dá)到數(shù)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(zhuǎn)化為相間短路，那么不接地系統(tǒng)的保障供電不中斷的優(yōu)點(diǎn)就不存在了。因此現(xiàn)今城市10kV供配電系統(tǒng)大多采用經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，在發(fā)生接地故障時(shí)由上級(jí)斷路器跳閘以切斷電源。

如圖二所示，10kV側(cè)電源端變壓器采用接地變壓器經(jīng)過(guò)小電阻接地。在發(fā)生圖二所示的接地故障時(shí)，故障電流經(jīng)由Rb、Rb’ 和 R(小電阻）返回電源，這時(shí)的故障電流就比較大，足夠使上級(jí)斷路器及時(shí)脫扣切斷電源；因?yàn)楣收霞皶r(shí)被切除，所以變壓器外殼及PE線上也不存在對(duì)地電位升高的問(wèn)題。

這種接地方式能快速地切除單相接地故障，提高系統(tǒng)安全水平、降低人身傷亡事故。另外由于10kV電源側(cè)采用接地變壓器接地，非故障相L1相和L2相對(duì)地電壓會(huì)有所升高但不會(huì)升高到相電壓的√3倍，因此對(duì)10kV系統(tǒng)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(tǒng)的建設(shè)投資。

DL 5449-2012 《20kV配電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第3.5.2條規(guī)定，當(dāng)單相接地故障電容電流大于10A時(shí)、小于150A時(shí)，可采用消弧線圈接地方式，如圖三所示。當(dāng)出現(xiàn)圖三所示的L3相接地故障時(shí)，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(guò)補(bǔ)償，使得Id<10A，這樣故障點(diǎn)電弧瞬間自熄，從而方式事故擴(kuò)大。變壓器外殼及PE線上對(duì)地電位升高Uf與10kV側(cè)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(duì)電網(wǎng)的對(duì)地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使單相接地故障電流小于10A，從而使故障點(diǎn)電弧可以自行熄滅，減少變壓器外殼及PE線上對(duì)地電位的升高；對(duì)瞬間單相接地故障能自動(dòng)消除，提高電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性；在單相接地時(shí)不破壞系統(tǒng)對(duì)稱性，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，提高供電的可靠性。

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