35千伏变电站变压器中性点接地方式改造

摘要：接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数，因为接地主要是为了设备及人身的安全起作用的电位，目前在很多变电站在改造中，接地改造就是一项重要的技术难题。本文结合具体工程实例对35kV变电站主变压器建设改造进行了深入的探讨。

关键词：变电站；35kV系统；中性点

Abstract: The grounding resistance is an important parameter to measure ground network of qualified, because the ground is the main potential role for equipment and personal safety, in the transformation of many substations, grounding transformation is an important technical problems. In this paper, specific examples of projects conducted in-depth discussion on the 35kV substation main transformer construction and renovation.

Keywords: substation; 35kV system; neutral point

中图分类号：TM411文献标识码： A 文章编号：

接地的实质是当变电站发生接地短路时，控制故障点地电位的升高，因为接地主要是为了设备及人身的安全，起作用的是电位而不是电阻，接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数。目前，国家电网中仍运行一些老旧35kV变电站，这些变电站存在很多缺陷，给电网的运行带来了极大的安全风险。通过对变电站的技改，旨在彻底消除变电站的缺陷，而35kV变电站的改造中，技术难题是一个比较复杂的问题。需要我们花费更多的时间和精力去攻克它。本文就变电站的技术改造问题做相关分析。

1工程概况

某变电站使用电力电缆线路向用户供电，3号、4号主变压器所带35kV系统各自独立，中性点经消弧线圈装置接地。自2007年1月~2010年8月，由线路及用户侧故障引起的变电站35kV系统过电压及母线绝缘子、TA、TV击穿事故共11次，停电范围大、事故处理及恢复时间长，严重影响了电网稳定运行。

2故障原因分析

由于35kV系统中性点经消弧线圈接地，发生单相接地故障时，多数为电缆的永久性故障，保护不能自动切除故障，只能靠人工拉路寻找接地线路，过程较长。在拉路查找故障过程中，由于过电压较高，经常造成绝缘薄弱的设备损坏，使单相接地故障发展为相间或多点接地故障，导致变电站TV、TA、母线支持绝缘子击穿等，引起停电事故。对于电缆线路，35 kV系统目前多数采用中性点经消弧线圈接地的方式，单相接地电容电流较大时，无法起到限制接地电流、抑制过电压的作用。因此，科学合理地选择配电系统的接地方式非常重要。

3接地方式的比较和分析

根据DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》对配电系统中性点接地方式的规定：

10kV~35kV系统，当单相接地故障电容电流不超过10A时，采用中性点不接地方式；超过10A但需要在接地故障条件下运行时，中性点经消弧线圈接地。其优点是发生单相接地后，只报接地信号，不切除故障线路，可以短时继续运行（一般为2h）；缺点是中性点不接地和消弧线圈接地的配电系统在发生单相接地时，故障线路检测困难，由于过电压较高，可能引起绝缘薄弱的设备损坏，使单相接地故障发展为相间故障或多点接地故障，造成停电事故。主要由电缆线路构成的10kV~35kV配电系统，单相接地电容电流较大时，可采用中性点低电阻接地方式。中性点经电阻接地的作用就是将故障电流限制到一定值，一旦发生单相接地故障，就立即跳闸。中性点电阻接地最明显的优点是能有效抑制间歇性电弧接地故障时产生的过电压以及防止（或抑制）铁磁谐振过电压、操作过电压和断线谐振过电压。

4主变压器接地改造

4.1中性点接地方式及接地电阻的选择

4.1.1 35kV系统中性点接地方式

该变电站3号、4号主变35kV系统实测电容电流分别为46.2A、45.01A，且该配电网构成以长距离电缆线路为主。按照规程要求，并根据目前国内外采用的中性点电阻接地方式分析，3号、4号主变35kV系统适合选用低电阻接地方式，电阻值一般为几十Ω，可将故障电流限制在一定值（几百A~1000A）。当系统发生单相接地故障时，可降低单相接地工频过电压，继电保护配合也较容易，可用开关迅速切除故障线路。

4.1.2中性点电阻值的选择

配电网中性点电阻接地运行，电阻值的选取非常关键。从零序保护动作的灵敏性、可靠性以及降低弧光过电压幅值的效果方面考虑，电阻值越小、接地故障电流越大越好；但从保护人身安全、降低通信干扰、满足配电设备动热稳定方面考虑，电阻值越大、接地故障电流越小越好。因此，选择中性点电阻值主要考虑2个原则，控制单相接地电流的大小以及限制过电压的幅值。

从控制接地电流方面选择：忽略中性点电阻以外的电网其他阻抗，发生单相接地故障后，中性点电压升至线电压，接地电流为：

式中：U—电网额定线电压，35 kV；Rn—中性点电阻，Ω。

根据DL/T 620-1997的规定，为获得快速选择性继电保护所需的电流，一般接地故障电流为100~1000A，考虑到降低通信干扰以及满足配电设备动热稳定性，将单相接地电流限制为500A，则

=40.4Ω

从限制弧光接地过电压方面选择：在中性点经电阻接地的配电网中，接地电弧熄弧后，零序残余电荷通过中性点电阻回路释放，假如这些电荷能在电弧熄灭到重燃前的一段时间（0.5个工频周期，即10ms）内释放掉，过电压即可降低。因此，电阻值应满足Rn≤Xc，其中，Xc—系统对地容抗，Ω。

3号、4号主变35kV系统电容电流Ic分别为46.2 A、45.01 A，根据公式，计算得出其容抗分别为437Ω、449Ω。

忽略其他阻抗，线路电容经Rn放电时，遵循e-t/T的放电规律，回路的放电时间常数T=3RnCo。若选取Rn=Xc=1/(3ωCo)，则T=1/ω=1/2πf，0.5个周波的时间t=1/(2f)，则e-t/T=e-π=0.043，即0.5个周波后线路电容上的剩余残荷仅为4.3%，接近于0。按该计算的电阻值为上限，阻值越小效果越好。因而中性点经电阻接地，对于3号、4号主变容抗分别在437Ω、450Ω以下很大的阻值范围内，即使发生多次重燃，弧光接地过电压也不会很高。

因此，从满足控制单相接地电流和限制弧光接地过电压的要求考虑，选择控制中性点电阻电流为500A，中性点电阻值为40Ω是合理的。

4.2中性点经电阻接地后的保护配置

中性点经电阻接地后，单相接地故障电流增大，并有零序电流产生，这对接地故障选线及提高继电保护的选择性、可靠性提供了有利条件。本方案考虑单相接地故障发生后，通过继电保护及时地将故障线路跳开，保护配置应按照以下原则：

配电线路采用反映工频电流的零序方向电流接地保护作为单相接地主保护，作用于跳闸保护整定值应躲过本段电容电流，可靠系数可取值为2。灵敏度按流过故障线路的电容电流校验。具体配置为：由于原变压器没有零序保护装置，因此每台主变增加1套35kV侧后备零序保护，保护采用零序一段2时限，延时一1.0s跳主变35kV侧开关，延时二1.5s跳主变2侧开关。

出线保护分别增设零序方向一段，延时0.5s跳本出线开关，利用现有线路电流互感器及保护装置实现。

4.3改造后效果

该变电站3号、4号主变35kV侧中性点经消弧线圈接地改造为经电阻接地方式，电阻器电阻值选择为40Ω，单相接地时通过电阻器的电流为500 A；发生单相接地故障后，保护自动断开接地线路。改造后，3号、4号主变35kV系统电缆线路共发生单相接地故障11次，保护全部有选择地正确切除故障线路，未造成变电站任何设备损坏，有效地限制了弧光接地过电压幅值和谐振过电压的发生。证明了中性点经电阻接地方式的改造效果良好，而且为接地电缆的故障寻找、事故处理、系统恢复运行创造了良好的条件。

5结束语

加强对35kV变电所的建设和改造工程，对社会和企业有着积极的作用。完善建设和改造的技术措施，提高技术水平，在这一工程中就显得极为的重要。因此，加强对35kV变电所的建设和改造的技术已经成为我们目前和将来研究的课题。只有将理论结合实践研究出来的方案才是最适合实际的方案，才能对35kV变电所的建设和改造起到一定的积极作用。

参考文献：

[1]刘正华, 王红. 供配电系统接地电阻选择[J]. 电气应用, 2009,(18)

[2]李冰寒. 汉中变电站主变压器电压比及分接头的选择[J]. 西北电力技术, 2001,(05) .

[3]吴静, 曹晖. 城市配电网中性点电阻接地方式特点及应用[J]. 江苏电机工程, 2007,(06)

[4]杨建军. 钢铁企业10kV和35kV供配电系统中性点接地方式探讨[J]. 机电信息, 2011,(03)