10kV侧常用的几种接地方式
0 2024-02-20

在10kV供配电系统中,接地方式的选择对于保障系统的安全稳定运行至关重要。中性点的接地方式作为其中的核心问题,其选择需谨慎对待。目前,10kV侧中性点常见的接地方式主要包括不接地、经小电阻接地和经消弧线圈接地三种方式。接下来,我们将对这三种接地方式进行详细分析。看完文章,希望能给广大电气设计人员一些参考。

1、10kV侧采用不接地方式

图一中,10kV侧变压器绕组采用三角形接线方式,并未接地,当变压器的L3相出现图中的接地故障后,故障电流Id由于没有返回电源的通路,只能通过图一中所示的L1相和L2相的对地电容返回电源,故障电流Id=Ic1+Ic2。因为线路对地电容,尤其是架空线的对地电容很小,容抗很大,因此Id一般都很小。

DL 5449-2012 《20kV配电设计技术规定》第3.5.2条规定,当单相接地故障电容电流小于10A时,可采用不接地方式。依据GBT 50065-2011 《交流电气装置的接地设计规范》第6.1.1条,高压配电电气装置的保护接地电阻Rb≤4Ω,那么出现图一的接地故障时,变压器外壳及PE线上对地电位升高为Uf,Uf=Id * Rb ≤ 10x4 = 40V,小于安全电压50V,不会导致低压侧出现安全触电事故;

这就使得10kV不接地系统内发生图一的接地故障时,10kV故障回路电源侧的断路器不必切断电源,只需发出故障信号,使维护人员能在规定时间内排除故障,避免出现上级断路器跳闸而造成大面积停电事故。

发生图一故障时,10kV侧不接地系统虽然能保证不中断供电,但是非故障相L1相和L2相对地绝缘将承受√3倍相电压,因此需提高10kV系统供电元件的对地绝缘水平,导致增加供电网络的建设投资。

2、10kV侧采用小电阻接地方式

随着城市用电负荷的增长,现今采用大量的埋地电缆供电,由于埋地电缆对地电容电流的增大,10kV电网的接地故障电容电流基本都超过了10A而达到数百安培。单相接地故障电弧能量的增大使单相接地故障可转化为相间短路,那么不接地系统的保障供电不中断的优点就不存在了。因此现今城市10kV供配电系统大多采用经小电阻接地系统,在发生接地故障时由上级断路器跳闸以切断电源。

如图二所示,10kV侧电源端变压器采用接地变压器经过小电阻接地。在发生图二所示的接地故障时,故障电流经由Rb、Rb’ 和 R(小电阻)返回电源,这时的故障电流就比较大,足够使上级断路器及时脱扣切断电源;因为故障及时被切除,所以变压器外壳及PE线上也不存在对地电位升高的问题。

这种接地方式能快速地切除单相接地故障,提高系统安全水平、降低人身伤亡事故。另外由于10kV电源侧采用接地变压器接地,非故障相L1相和L2相对地电压会有所升高但不会升高到相电压的√3倍,因此对10kV系统供电元件的绝缘水平等要求就大大降低了,可以减少10kV供配电系统的建设投资。

3、10kV侧采用消弧线圈接地方式

DL 5449-2012 《20kV配电设计技术规定》第3.5.2条规定,当单相接地故障电容电流大于10A时、小于150A时,可采用消弧线圈接地方式,如图三所示。当出现图三所示的L3相接地故障时,故障电流Id=Ic1 + Ic2 - Ia,因电感电流Ia与电容电流Ic方向相反,所以电感电流Ia可以抵消故障电容电流Ic,一般采用过补偿,使得Id<10A,这样故障点电弧瞬间自熄,从而方式事故扩大。变压器外壳及PE线上对地电位升高Uf与10kV侧不接地方式(图一)一致。

采用消弧线圈接地方式,利用消弧线圈的感性电流对电网的对地电容电流进行补偿,使单相接地故障电流小于10A,从而使故障点电弧可以自行熄灭,减少变压器外壳及PE线上对地电位的升高;对瞬间单相接地故障能自动消除,提高电网的运行可靠性;在单相接地时不破坏系统对称性,系统可带故障运行一段时间,提高供电的可靠性。


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