天津地区配电系统接地方式简介

天津地区配电系统接地方式简介2005年11月

目录一.天津地区配电系统现状及其接地方式改造的必要性

二.天津地区配电系统接地方式改造规划

三.接地方式改造的相关技术原则

四.改造取得的一些经验和存在的问题

五.综述

天津地区配电系统接地方式

一.天津地区配电系统现状及其接地方式改造的必要性

1.配电系统现状在天津地区35kV和10kV配电系统中，配电线路主要有三种供电方式，分别为电缆供电、架空线供电和架空线与电缆混合供电。在配电系统发展的初期，主要以架空线方式供电，但随着天津市配电系统高速发展，配电网络结构发生很大的变化，天津地区35kV和10kV配电系统电缆的使用量大幅度提高（详见表一、二），其中天津市区（外环线以内的城区三个供电分公司和高压供电公司）电缆在35kV和10kV配电线路中所占的比例由1997年底的64％和56.8％提高到2003年底的83.7％和78.4％，滨海地区的电缆在35kV和10kV配电线路中所占的比例也由1997年底的4.9％和2.7％提高到2003年底的22.8％和17％。

表一：天津市区及滨海地区截至1997年底配电线路长度列表电压等级

10kV

35kV

线路类型

架空线（km）

电缆（km）

架空线（km）

电缆（km）截至1997年底

天津市区

957

1258241

4282215

669

滨海地区

959

27327

17986

344表二：天津市区及滨海地区截至2003年底配电线路长度列表电压等级

10kV

35kV

线路类型

架空线（km）

绝缘架空（km）

电缆（km）

架空线（km）

电缆（km）截至2003年底

天津市区

957833183

159

8144061973滨海地区

1082

432313731101356

4832.配电系统接地方式改造的必要性

根据电力行业标准DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定：6kV～35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式。在中性点不接地和经消弧线圈接地系统中：在某些条件下，会发生谐振过电压，其过电压幅值较高，会对设备的绝缘造成威胁；由于小电流选线装置不能及时准确地检出单相接地的故障线路，会使系统健全相设备长时间承受过电压；在寻找接地故障线路过程中，接地点残流可能发生较大变化，诱发弧光接地过电压，对设备的绝缘造成威胁；在间歇性电弧接地故障时产生的高频震荡电流大，达数百安培，如电弧重燃则电流脉冲峰值将更大，较强烈的电弧可能波及到邻相，从而引发相间短路；中性点经消弧线圈接地系统仅能降低单相接地的建弧率，并不能消除弧光接地过电压。

在配电系统发展的初期，由于配电线路绝大部分采用架空裸导线供电，对地的电容电流不大，因此35kV配电系统采取中性点经消弧线圈接地方式运行，10kV配电系统采取不接地方式运行。但近些年随着配电系统的高速发展，电缆线路的所占比重越来越大，使线路电容电流的数值大幅度增加（每公里35kV交联电缆电容电流为4A左右）。2000年对部分变电站电容电流的实地测量，红旗路变电站（两条35kV母线）全站总的接地电容电流已达300A，为了满足过补偿的运行要求只能在每台主变的中性点采用两台2200kVA的消弧线圈。但在非正常运行方式时（一台变压器带两条35kV母线）会出现欠补偿问题，此时如果发生断线故障会产生很高的断线过电压，威胁设备的安全运行。

据统计,天津市区的220kV变电站共12座（包括外环线以外的张贵庄变电站），以主变为单元的17个非小电阻接地方式的35kV系统的电容电流都较大，电容电流Ic＜100A的系统有4个，100A≤Ic＜180A的系统有8个，而Ic≥180A的系统有5个；9座110kV变电站的16个以主变为单元的35kV系统，Ic＜50A的系统有9个，50A≤Ic＜100A的系统有6个，而Ic≥100A的系统有1个；220kV变电站及城区各局的35kV变电站的10kV母线电容电流也相当可观，且诸多35kV系统的补偿装置容量已达到上限，10kV系统基本上都没有补偿。

电缆使用量的增多使得配电系统的电容电流急剧增加,如此大的电容电流在系统发生单相接地故障时极有可能引起高幅值的弧光接地过电压，还有可能造成系统其他的绝缘薄弱点击穿，使事故扩大，危及系统安全。白庙、真理道、纪庄子、卫国道等变电站曾发生的事故（故障）诱因就是系统电容电流过大，当发生接地故障时，引起弧光接地过电压，从而导致事故（故障）的发生。针对此种情况，在1986年天津市电力公司就开展了小电阻接地方式的研究，经过几年的调查研究，决定首先在10kV配电系统采用小电阻接地方式运行，并在1994年由天津市电力公司下发了《10kV小电阻接地设计原则》，从1995年初开始首先在海光寺变电站的35kV和10kV配电系统采用小电阻接地运行方式。2004年又下发了津电生[2004]7号、津电生[2004]37号、津电生[2004]43号等多个文件，将天津地区配电系统接地方式改造工作提上重要日程。二.天津地区区配电系统接接地方式改造造规划就目前天津电电网的35kV和10kV配电系统而言言，如此大的的电容电流在发生单单相接地故障障时很可能会会引起很高的的弧光接地过过电压，也可能造成系系统其他的绝绝缘薄弱点击击穿，使事故故扩大。而中性点经小小电阻接地的的运行方式可可以降低工频频过电压和弧弧光接地过电压压倍数，消除除对地谐振过过电压的发生生条件。当发发生单相接地故障时时，可以准确确迅速地判断断出故障线路路，并在很短短时间内切除，使设设备耐受过电电压的时间大大幅度缩短，，这就为系统统设备降低绝缘水平平创造了有利利条件。在不不降低设备绝绝缘水平的条条件下，等于增加了设设备的绝缘裕裕度，使系统统设备运行的的可靠性增加加。为此，天津市市电力公司下下发了《关于于下发天津地地区配电系统接地地方式改造规规划的通知》》（津电生[2004]37号）决定对变变电站配电系系统的接地方方式分期分批批进行改造。对现运行行变电站的配配电系统接地地方式，结合合天津地区配电系统运运行的实际情情况，按照轻轻重缓急的原原则，首先改造全电缆缆出线及母线线电容电流数数值严重超标标的变电站。新建变电电站按照《天天津地区35kV和10kV配电系统中性点接地方式式选择的技术术原则》（津津电生[2004]7号号）的要求一次到位位。结合当前配电电系统的电容容电流及其补补偿情况，以以及目前市区电电网的结构，，初步拟定分分三步走。第第一步，首先改造电容容电流大、补补偿装置已到到补偿极限或或处于欠补、曾发生事事故或有事故故隐患的变电电站（系统）），以及以八里台、海海光寺、利民民道三个已经经改造完的220kV变电站为电源的的35kV和10kV变电站（系统统）。第二步步，改造电容电流流较大、补偿偿装置接近补补偿极限、地地理位置相对重要或与与中性点经小小电阻接地方方式的变电站站联络的变电站（系统统）。第三步步，进一步完完善配电系统统接地方式的改造，将将未改造的变变电站（系统统）改造完成成。另外除除了市市区内内的系系统站站进行行改造造外，，用户户站、、滨海新新区的的改造造，以以及配配套使使用的的故障障指示示器的的加装装必须同同步进进行。。三.接地方方式改改造的的相关关技术术原则则1.35kV和10kV配电系系统中中性点点接地地方式式的选选择及及适用用范围围。1.1天天津市市外环环线以以内的的35kV和10kV配电系系统(以下下简称称“配配电系系统””)采用中中性点点经小小电阻阻接地地方式式。1.2处处于外外环线线以外外的变变电站站主要要向市市区内内供电电的配配电系系统采采用中中性点经经小电电阻接接地方方式。。1.3对对于相相对独独立（（与外外界电电网联联络较较少））的开开发小小区主主要以以电缆缆供电的的配电电系统统采用用中性性点经经小电电阻接接地方方式。。1.4滨滨海新新区中中心区区（主主要以以电缆缆供电电的区区域））的配配电系系统采采用中中性点经经小电电阻接接地方方式。。2．35kV小电阻阻接地地系统统，一一次设设备及及保护护装置置的技技术要要求和配配置原原则。。2.1系统统变电电站2.1.1小电电阻接接地装装置电阻阻阻值16.5Ω；热稳定定1300A10S。2.1.2电流互互感器器中性点点零序序电流流互感感器参参数：：变比比300/5A，准确限限制系数数10P5，，二次容容量15VA。。线路宜宜采用用零序序电流流互感感器或采采用三三相电电流互互感器器组成成零序序电流流滤波波器，，并保保证三只CT的型号号、参参数一一致。。2.1.3避雷雷器应采用用无间间隙氧氧化锌锌避雷雷器。。额定电电压的的选择择：在在经小小电阻阻接地地和经经消弧弧线圈圈接地地两种种接地方式式的35kV配电系系统共共存时时期内内，如如果中中性点点经小小电阻阻接地地的配电系系统在在某种种原因因下有有运行行在中中性点点经消消弧线线圈接接地的的配电电系统的可可能，，对35kV配电系系统应应采用用额定定电压压为1.25Um(系统最最高电压)的无无间隙隙氧化化锌避避雷器器；如如果中中性点点经小小电阻阻接地地的配配电系系统在任任何情情况下下都没没有运运行在在中性性点经经消弧弧线圈圈接地地的配配电系系统的可能能,应应采用用额定定电压压为Um的无间间隙氧氧化锌锌避雷雷器。。2.1.4保护护配置置小电阻阻接地地装置置配置置一段段一时时限保保护，，经延延时跳跳主变变各侧侧；35kV受总配配置两两段一一时限限保护护；35kV线路及及下级级变电电站配配置一一段一一时限限保护护，保保护按按逐级级配合合整定。。2.1.5出线线为电电磁型型就地地保护护的开开关柜柜，如如安装装零序序保护护位置置困难难时，，经继电电保护护处确确认后后可采采用微微机保保护进进行改改造。。2.1.6应在在环网网柜进进、出出线间间隔加加装故故障指指示器器。2.2用户户变电电站2.2.1应采采用无无间隙隙氧化化锌避避雷器器做过过电压压保护护。2.2.2进、、出线线均加加装一一段一一时限限零序序过流流保护护。2.2.3线路路宜采采用零零序电电流互互感器器或采采用三三相电电流互互感器器组成成零序序电流滤波波器，，并保保证三三只CT的型号号、参参数一一致。。2.2.4保护护装置置应采采用直直流电电源，，不具具备条条件时时，可可采用用交流流电源源。3.10kV小电阻阻接地地系统统，一一次设设备及及保护护装置置的技技术要要求和和配置置原则则。3.1系统统变电电站3.1.1Z型接地地变的的设置置方式式对于35kV和110kV变电站站，Z型变与与站用用变合合用，，接在在变压压器低压出出口处处；对对于220kV变电站站，Z型变与与站用用变分分开，，接在在变压压器低压压出口口处。。就地地安装装，不不装隔隔离开开关。。3.1.2Z型接地地变容容量的的选择择3.1.2.1不带带二次次负荷荷：容容量≥≥400kVA；3.1.2.2带二次次负荷荷：采采用油油浸式式接地地变，，不需需增加加接地地变容容量；；采用干式式接地地变，，应增增加二二次绕绕组容容量。。3.1.3小电阻接接地装置电阻阻值10Ω，热稳定600A10S。应加装表计计监视中性性点不平衡衡电流。3.1.4电流互感感器中性点零序序电流互感感器参数：：变比150/5A，准确限制系系数10P5，二次容量15VA。线路应采用用零序电流流互感器,不具备备条件时，可采用用三相电流流互感器组组成零序电电流滤波器器，并保证证三只CT的型号、参参数一致。。3.1.5避雷器应采用无间间隙氧化锌锌避雷器。。额定电压的的选择：在在经小电阻阻接地和中中性点不接接地两种接接地方式的10kV配电系统共共存时期内内，如果中中性点经小小电阻接地地的配电系统在某某种原因下下有运行在在中性点不不接地的配配电系统的的可能，对10kV配电系统应应采用额定定电压为1.38Um的无间隙氧氧化锌避雷雷器；如果中性点点经小电阻阻接地的配配电系统在在任何情况况下都没有有运行在中性点不接接地的配电电系统的可可能,应采采用额定电电压为Um的无间隙氧氧化锌避雷器器。3.1.6保护配置置接地变配置置两段两时时限保护；；10kV线路及下级级负荷站配配置一段一一时限保护护，保护按按逐级配合整定。3.1.7800kVA/10kV及以下的配配电变压器器应采用熔熔丝保护，，熔丝额定定电流的选择择按变压器器额定电流流的1.5～2倍确确定；800kVA/10kV以上的配电变压器器，应采用用断路器进进行保护。。3.1.8出线为电电磁型就地地保护的开开关柜，如如安装零序序保护位置置困难时，，经继电保护护处确认后后可采用微微机保护进进行改造。。3.1.9应在环网网柜进、出出线间隔加加装故障指指示器。3.1.10应将新新建配电变变压器（含含箱式变压压器）低压压侧的工作作接地与保护接地分分开独立接接地，其工工作接地采采用绝缘导导线引出后后接地，保保护接地设置置在变压器器安装处，，两个接地地体之间应应无电气连连接，相互互之间的距离离不小于5米。3.2用户户变电站3.2.1应采采用无间间隙氧化化锌避雷雷器做过过电压保保护。3.2.2进、、出线均均应加装装一段一一时限零零序过流流保护。。3.2.3线路路应采用用零序电电流互感感器，不不具备条条件时，，可采用三相电电流互感感器组成成零序电电流滤波波器，并并保证三三只CT的型号、、参数一一致。3.2.4保护护装置应应采用直直流电源源，不具具备条件件时，可可采用交交流电源源。四.改造造取得的的一些经经验和存存在的问问题1.人身安全全问题目前天津津市区配配电网低低压中性性线为TN－C、TN－C－S方式。DL/T621-1997《《交流电气气装置的的接地》》中规定“向低低压系统统供电的的配电变变压器的的高压侧侧工作在在低电阻接地系系统时，，低压系系统不得得与电源源配电变变压器的的保护接地共共用接地地装置，，低压系系统的电电源接地地点应在在距该配电变变压器适适当的地地点设置置专用接接地装置置，其接接地电阻不宜宜超过4Ω”。1.1考考虑到到高、低低压接地地装置不不分开时时对人身身安全的的影响，《天天津地区区35kV和10kV配电网小小电阻接接地系统统技术原则》规规定将新新建配电电变压器器（含箱箱式变压压器）低低压侧的工作接接地与保保护接地地分开独独立接地地，其工工作接地地采用绝缘导线线引出后后接地，，保护接接地设置置在变压压器安装装处，两个接地地体之间间应无电电气连接接，相互互之间的的距离不不小于5米。对对于已运运行的高高低压接接地装置置无法分分开的箱箱式变电站，天天津市电电力公司司生产技技术部将将组织技技术中心心、城东、城南南等供电电分公司司进行架架空导线线接地故故障和箱箱式变电站箱体体内接地地故障模模拟测试试。1.2雷雷击断断线入地地电流增增大对人人身安全全的影响响。改成成小电阻接地地系统后后，若发发生10kV架空绝缘缘线路雷雷击断线线，此时入地地电流将将增大，，在接地地故障点点周围有有可能会会对人身安全造造成危害害。因此此为防止止10kV架空绝缘缘线路雷雷击断线，将采采用防弧弧金具或或放电箝箝位柱式式复合绝绝缘子。。1.3在建筑物物内将PE、PEN干线、电电气装置置接地极极的接地干线、、建筑物物内金属属管道、、条件许许可的建建筑物金金属构件等导电电体作总总等电位位联结。。2.故故障查找找配电系统统中性点点经小电电阻接地地系统，，当发生生单相接接地故障时时，可以以准确迅迅速地判判断出故故障线路路，并在在很短时间内切切除。故故障线路路切除后后的关键键工作就就是故障障查找，，加装故障障指示器器可以有有效地提提高故障障查找的的工作效效率、缩短了停停电时间间，这从从某种意意义上说说也就提提高了电电网供电可靠性性。因此此为了配配合天津津地区配配电系统统接地方方式改造规划的的实施，，配套使使用的故故障指示示器的加加装必须须同步进行。目前有两两种不同同动作原原理的故故障指示示器可供供使用，，一种是定定值型的的，当线线路的故故障电流流达到预预设的启启动电流流时，故故障指示器器动作；；另一种种是跃变变型的，，当线路路发生短短路或接接地故障障时，线路路的电流流将会从从正常负负荷电流流跃变至至故障电电流，当当电流的的跃变量达达到指示示器的动动作电流流跃变量量△I时，故障障指示器器动作。。为了确保保电网安安全可靠靠运行、、确保故故障指示示动作的的准确率率、缩短故障障查找时时间，为为此天津津电科院院对不同同动作原原理的诸诸多产品品做了相关关的模拟拟试验，，试验结结果表明明大多数数故障指指示器基基本能正正确指示相相关故障障，但仍仍需挂网网试运行行接受实实际检验验。另外外，从短短路和接地地故障传传感器到到显示面面板应该该采用光光纤传输输，以防防发生闪闪络时，危危及人身身、设备备安全。。3.用用户改造造相关政政策的制制定天津地区区配电系系统小电电阻接地地方式改改造是系系统工程，随着着系统站站改造工工作的进进行，相相应的用用户站必必须同时或超超前进行行相应的的改造。。否则，，由于用用户站的的配置与系统统要求不不一致，，当用户户站发生生单相接接地故障障时，将导致越越级跳闸闸，扩大大停电范范围，造造成更大大的损失失。为了保证证用户改改造的顺顺利进行行，天津津地区用用户站的的改造本着着“因地地制宜、、节约资资金”的的原则进进行，主主要采取取如下措施施：3.1改改造工工作取得得了市政政府电力力管理部部门的支支持，由由政府主管部部门发布布文件，，并规定定用户的的改造完完成期限限，以利于改造造工作的的进行。。3.2用用户站站的改