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【摘 要】中性点接地方式是20kV中压配电网升压改造过程中所面临的综合技术之一，它与升压改造过程中继电保护、相关设备的选型与投资预算、供电可靠性等都有很大的关系。选择正确的接地方式是保证20kV电网安全可靠运行的重要基础，本文针对这一课题，提出新型灵活接地方式，并将此方式实际应用于桐乡电网20kV改造中。
【关键词】20kV；升压改造；接地方式；灵活接地
引言
目前在我国电网接地方式有三种：直接接地（包括小电阻接地）、不接地、消弧线圈接地。且都具有成熟的运行经验，电网企业可根据不同电压等级或运行方式等选择接地方式。在我国，中压电网中性点接地方式的选择一直是理论界和工程界关注的热点问题，在中压电网改造中，尤其是近年来随着负荷集中度的增加，将20kV作为配电电压以及该该系统的接地方式等也引起了相关专家和学者的普遍关注[1]。桐乡中压配电网电压等级由10kV升至20kV后，应根据行业标准与原有10kV中压配电网的运行经验，并结合20kV系统的实际状况重新选择合理的中性点接地方式和相应继电保护措施，确保配电网供电安全可靠。
1、桐乡市配电网电压等级由10kV升压改造至20kV概述
伴随着我国国民经济的持续发展，电力供需矛盾不断加剧，现行10kV配电网在供电能力等方面存在很多局限性。根据我国实际情况已论证，20kV电压技术上是可行的，经济上是优越的。作为全国20kV 电网改造的试点，桐乡市配电网电压等级由10kV升压改造至20kV，但不是将原有10kV配电网推倒重来，而是要在10kV配电网的基础上，尽可能充分利用10kV设备和设施，从而达到合理利用资源，最大程度节省成本。在升压改造过程中，部分设备设施（如架空线路和部分电缆线路）可直接进行升压，但升压后，原有设备的耐压水平达不到20kV配电网所规定的耐压水平要求。
根据改造原则，最先开始改造的桐乡市洲泉地区的配网线路及用户设备很大一部分是由原来的10kV设备升级改造而来，不能承受20kV接地后的过电压，所以不具备采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式的条件，110kV义马变2台主变为110/20主变，设计之初低压侧采用小电阻接地方式，20kV出线以电缆和架空线混合为主，均配置零序电流保护。但是由于该地区鸟类繁衍迅速，鸟害成了引起线路跳闸的主要原因，经对跳闸动作报告分析，大部分为瞬时性故障，零序保护动作，重合闸成功，对于该地区的化纤行业用户来说对用电质量要求非常高，短时的停电对产品质量产生很大影响，频繁跳闸影响了该地区的正常工业生产。若采用传统的不接地或消弧线圈接地方式，必然对设备安全运行造成隐患和威胁，还将产生单相接地故障下的系统选线困难问题，若采用传统的小电阻接地方式.则不能解决瞬时单相接地故障线路频繁跳闸的问题。
2、灵活接地方式的构思与实践
不同接地方式对供电可靠性的影响：自动调谐消弧线圈接地时快速而有效地响应可以使瞬间性接地故障自动消除，从而减少了跳闸次数，提高了供电可靠率。中性点经小电阻接地时，对故障的切除迅速，在单相接地时往往引起跳闸，若重合不成功就造成用户短时停电，影响了供电可靠率。即使重合成功，也会由于短时停电的出现，对某些敏感用户造成影响。对具有架空线路的系统，单相故障的几率高，这就必然会对供电可靠率造成严重影响[2]。中性点经小电阻接地电网在发生永久性或瞬时性故障时，都可以实现立即跳闸切除故障线路。正是这种运行特点，决定了它在架空线路或是供電可靠性要求比较高的电缆线路里面应用的局限性。但是它在限制电网过电压水平等方面的优点是消弧线圈无法比拟的[3]。
在20kV改造初期采用小电阻接地方式，经统计2011年20kV线路跳闸179条次，其中因单相接地故障引起的跳闸141条次，占总跳闸数的78.8%。因此降低单相接地故障的跳闸率是提高20kV配电网供电可靠性的关键，也是推广20kV电网改造的关键。
通过分析20kV配电网的故障特点和中性点不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地三种方式的优缺点，我局提出了一种灵活接地方式（消弧线圈并联小电阻接地方式）的设想：当系统正常运行时，并联小电阻的开关断开，小电阻不投入系统，中性点经消弧线圈接地，系统发生接地故障时，在接地初始阶段，系统处于消弧线圈接地方式，若为瞬间接地故障，在消弧线圈接地方式下，由消弧线圈熄灭瞬间接地电弧，系统可连续工作；若为永久性故障，则经一定的延时后，由控制器发出指令，闭合小电阻开关，实现可靠的变电所选线，此时较大的电流流过接地点，零序保护动作，使接地线路跳闸，从而大大提高配电网的运行可靠性和安全性。为了验证此方案的可靠性及可行性，2011年9月下旬我局先对110kV义马变#1主变接地方式进行改造。
为了保证灵活接地装置投切小电阻的可靠性，对投切小电阻的控制回路采取了双重化配置，具体实施方案为：在投切小电阻的开关控制回路上并联接触器，接触器控制回路单独实现投切功能，投切时间按照小电阻的开关投切时限整定，即保证线路单相接地故障时，小电阻的开关和接触器同时动作，同时退出。110kV义马变灵活接地方式接线图如图1所示：
灵活接地方式自动切换过程：当20kV线路发生单相接地故障时，在3秒（根据以往数据显示，线路瞬时接地持续时间都在2秒以内，考虑瞬时性故障持续时间较短，定为3秒）内故障未自动消除，系统则判断为永久性故障，小电阻接地开关（接触器）自动合上，投入小电阻，跳开故障线路开关，在接地故障发生8秒（3秒+零序II段保护动作时间0.8秒+重合闸时间3秒+后加速跳闸时间0.2秒+余量1秒）后自动断开小电阻开关（小电阻接触器），系统保持消弧线圈接地运行。
为防止虚接地、压变高压熔丝熔断等现象产生零序电压造成小电阻误投，本站采用20kV接地变中性点压变零序电压继电器常开触点去启动小电阻开关（小电阻接触器）合闸回路。
小电阻开关与接触器的运行可靠性直接关系到小电阻投切是否正常，而且实际运行中动作次数较多，选型时应考虑开关与接触器的质量，必须加强日常巡视维护工作，确保设备动作的可靠性。
3、灵活接地与小电阻接地方式优越的对比
如表1所示。
从2011年6-2012年3月份110kV义马变#1主变所供的6条20kV线路改造前后的瞬时接地跳闸情况（故障录波分析）统计来看，采用小电阻接地时每月均有不同次数的瞬时接地跳闸，采用灵活接地方式后未发生瞬时性接地跳闸，根据实际情况，2011年10月份我局已经义马变#2主变完成灵活接地改造，至2012年3月底#2主变所带出线未发生线路瞬时接地跳闸，从短期分析来看，已经取得了很好的效果。
4、结束语
灵活接地方式下，在瞬时故障时，由于是在消弧线圈接地方式下，单相接地故障电流较小，接地线路不跳闸，同时，接地电流对接地点周围设备和人身安全造成的影响较小；在永久性故障情况下，通常消弧线圈接地方式可以带故障工作1-2h，而灵活接地方式下，经判别为永久故障后，小电阻投入，正确选线后，接地线路会立即跳闸，以免引起过电压给系统带来严重影响。因此，在20kV电网改造中，当线路以电缆和架空线路混合为主时，宜采用本文所述的灵活接地方式，以达到供电的安全性和连续性。
参考文献
[l]张同洲.20kV配电网中性点接地方式的选择[J].电网技术，2008年6月第32卷增刊
[2]唐世宇，孙渝江，魏淑琼.重庆城市配电网中性点接地方式的改进[J].水电能源科技，第23卷第6期，2005年
[3]孙燕军.20kV配电网在杭州湾上虞工业园区的应用[J].浙江电力，2011年第2期
【关键词】20kV；升压改造；接地方式；灵活接地
引言
目前在我国电网接地方式有三种：直接接地（包括小电阻接地）、不接地、消弧线圈接地。且都具有成熟的运行经验，电网企业可根据不同电压等级或运行方式等选择接地方式。在我国，中压电网中性点接地方式的选择一直是理论界和工程界关注的热点问题，在中压电网改造中，尤其是近年来随着负荷集中度的增加，将20kV作为配电电压以及该该系统的接地方式等也引起了相关专家和学者的普遍关注[1]。桐乡中压配电网电压等级由10kV升至20kV后，应根据行业标准与原有10kV中压配电网的运行经验，并结合20kV系统的实际状况重新选择合理的中性点接地方式和相应继电保护措施，确保配电网供电安全可靠。
1、桐乡市配电网电压等级由10kV升压改造至20kV概述
伴随着我国国民经济的持续发展，电力供需矛盾不断加剧，现行10kV配电网在供电能力等方面存在很多局限性。根据我国实际情况已论证，20kV电压技术上是可行的，经济上是优越的。作为全国20kV 电网改造的试点，桐乡市配电网电压等级由10kV升压改造至20kV，但不是将原有10kV配电网推倒重来，而是要在10kV配电网的基础上，尽可能充分利用10kV设备和设施，从而达到合理利用资源，最大程度节省成本。在升压改造过程中，部分设备设施（如架空线路和部分电缆线路）可直接进行升压，但升压后，原有设备的耐压水平达不到20kV配电网所规定的耐压水平要求。
根据改造原则，最先开始改造的桐乡市洲泉地区的配网线路及用户设备很大一部分是由原来的10kV设备升级改造而来，不能承受20kV接地后的过电压，所以不具备采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式的条件，110kV义马变2台主变为110/20主变，设计之初低压侧采用小电阻接地方式，20kV出线以电缆和架空线混合为主，均配置零序电流保护。但是由于该地区鸟类繁衍迅速，鸟害成了引起线路跳闸的主要原因，经对跳闸动作报告分析，大部分为瞬时性故障，零序保护动作，重合闸成功，对于该地区的化纤行业用户来说对用电质量要求非常高，短时的停电对产品质量产生很大影响，频繁跳闸影响了该地区的正常工业生产。若采用传统的不接地或消弧线圈接地方式，必然对设备安全运行造成隐患和威胁，还将产生单相接地故障下的系统选线困难问题，若采用传统的小电阻接地方式.则不能解决瞬时单相接地故障线路频繁跳闸的问题。
2、灵活接地方式的构思与实践
不同接地方式对供电可靠性的影响：自动调谐消弧线圈接地时快速而有效地响应可以使瞬间性接地故障自动消除，从而减少了跳闸次数，提高了供电可靠率。中性点经小电阻接地时，对故障的切除迅速，在单相接地时往往引起跳闸，若重合不成功就造成用户短时停电，影响了供电可靠率。即使重合成功，也会由于短时停电的出现，对某些敏感用户造成影响。对具有架空线路的系统，单相故障的几率高，这就必然会对供电可靠率造成严重影响[2]。中性点经小电阻接地电网在发生永久性或瞬时性故障时，都可以实现立即跳闸切除故障线路。正是这种运行特点，决定了它在架空线路或是供電可靠性要求比较高的电缆线路里面应用的局限性。但是它在限制电网过电压水平等方面的优点是消弧线圈无法比拟的[3]。
在20kV改造初期采用小电阻接地方式，经统计2011年20kV线路跳闸179条次，其中因单相接地故障引起的跳闸141条次，占总跳闸数的78.8%。因此降低单相接地故障的跳闸率是提高20kV配电网供电可靠性的关键，也是推广20kV电网改造的关键。
通过分析20kV配电网的故障特点和中性点不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地三种方式的优缺点，我局提出了一种灵活接地方式（消弧线圈并联小电阻接地方式）的设想：当系统正常运行时，并联小电阻的开关断开，小电阻不投入系统，中性点经消弧线圈接地，系统发生接地故障时，在接地初始阶段，系统处于消弧线圈接地方式，若为瞬间接地故障，在消弧线圈接地方式下，由消弧线圈熄灭瞬间接地电弧，系统可连续工作；若为永久性故障，则经一定的延时后，由控制器发出指令，闭合小电阻开关，实现可靠的变电所选线，此时较大的电流流过接地点，零序保护动作，使接地线路跳闸，从而大大提高配电网的运行可靠性和安全性。为了验证此方案的可靠性及可行性，2011年9月下旬我局先对110kV义马变#1主变接地方式进行改造。
为了保证灵活接地装置投切小电阻的可靠性，对投切小电阻的控制回路采取了双重化配置，具体实施方案为：在投切小电阻的开关控制回路上并联接触器，接触器控制回路单独实现投切功能，投切时间按照小电阻的开关投切时限整定，即保证线路单相接地故障时，小电阻的开关和接触器同时动作，同时退出。110kV义马变灵活接地方式接线图如图1所示：
灵活接地方式自动切换过程：当20kV线路发生单相接地故障时，在3秒（根据以往数据显示，线路瞬时接地持续时间都在2秒以内，考虑瞬时性故障持续时间较短，定为3秒）内故障未自动消除，系统则判断为永久性故障，小电阻接地开关（接触器）自动合上，投入小电阻，跳开故障线路开关，在接地故障发生8秒（3秒+零序II段保护动作时间0.8秒+重合闸时间3秒+后加速跳闸时间0.2秒+余量1秒）后自动断开小电阻开关（小电阻接触器），系统保持消弧线圈接地运行。
为防止虚接地、压变高压熔丝熔断等现象产生零序电压造成小电阻误投，本站采用20kV接地变中性点压变零序电压继电器常开触点去启动小电阻开关（小电阻接触器）合闸回路。
小电阻开关与接触器的运行可靠性直接关系到小电阻投切是否正常，而且实际运行中动作次数较多，选型时应考虑开关与接触器的质量，必须加强日常巡视维护工作，确保设备动作的可靠性。
3、灵活接地与小电阻接地方式优越的对比
如表1所示。
从2011年6-2012年3月份110kV义马变#1主变所供的6条20kV线路改造前后的瞬时接地跳闸情况（故障录波分析）统计来看，采用小电阻接地时每月均有不同次数的瞬时接地跳闸，采用灵活接地方式后未发生瞬时性接地跳闸，根据实际情况，2011年10月份我局已经义马变#2主变完成灵活接地改造，至2012年3月底#2主变所带出线未发生线路瞬时接地跳闸，从短期分析来看，已经取得了很好的效果。
4、结束语
灵活接地方式下，在瞬时故障时，由于是在消弧线圈接地方式下，单相接地故障电流较小，接地线路不跳闸，同时，接地电流对接地点周围设备和人身安全造成的影响较小；在永久性故障情况下，通常消弧线圈接地方式可以带故障工作1-2h，而灵活接地方式下，经判别为永久故障后，小电阻投入，正确选线后，接地线路会立即跳闸，以免引起过电压给系统带来严重影响。因此，在20kV电网改造中，当线路以电缆和架空线路混合为主时，宜采用本文所述的灵活接地方式，以达到供电的安全性和连续性。
参考文献
[l]张同洲.20kV配电网中性点接地方式的选择[J].电网技术，2008年6月第32卷增刊
[2]唐世宇，孙渝江，魏淑琼.重庆城市配电网中性点接地方式的改进[J].水电能源科技，第23卷第6期，2005年
[3]孙燕军.20kV配电网在杭州湾上虞工业园区的应用[J].浙江电力，2011年第2期