35kV系统中性点接地电阻及接地变压器设计选型

中性点接地电阻及接地变压器选型方案

深圳市华力特电气股份有限公司

一、系统设计现状及电容电流计算

变电站总共上3台的主变压器，联接组别Y/Δ,额定电压110kV/35kV。35kV配电系统全部采用电缆线路，根据变电站35kV电缆线路型号及长度计算系统电容电流如下：

据乔工介绍：I、II、III段母线对应的电容电流各为Ic=50A，

35kV侧共有三段母线，三段母线都采用中性点经电阻接地方式，因此三段母线应考虑并列运行情况

则系统总的对地电容电流为IcI+IcII+IcIII =50A+50A+50A=150A

考虑以后用电负荷增加和远期发展及变电站其他设备的对地电容电流。系统总的电容电流取150A*1.2=180A。

二、中性点经电阻接地方式优点

变电站35KV系统采用中性点经电阻接地方式的主要目的是限制系统过电压水平和单相接地故障情况下实现快速准确选线。

中性点经电阻接地方式的两个最主要优点即是：（1）有效限制系统各种过电压，特别是对间歇性弧光接地过电压水平的限制；（2）利用大的接地故障电流，解决选线难，达到准确快速选线切除故障线路的目的。

中性点经电阻接地方式特别适用于电缆线路为主的配电网，大型工矿企业、机场、港口、地铁、钢铁等重要电力用户，以及发电厂发电机和厂用电系统。其主要优点体现在：

1）降低工频过电压，非故障相电压升高小于√3倍；

2）有效限制间歇性弧光接地过电压；

3）消除谐振过电压；降低各种操作过电压；

4）可准确判断并及时切除故障线路；

5）系统承受过电压水平低，时间短；可适当降低设备的绝缘水平，提高系统设备的使用寿命，具有很好的经济效益。

6）有利于具有优良伏秒特性的氧化锌避雷器MOA的应用，降低雷电过电压水平；适用于系统以后扩容及对地电容电流大范围变化情况，电阻不需要调节；设备简单、可靠，投资少、寿命长。

三、中性点接地电阻选型

中性点接地电阻的选型主要依据系统总的电容电流选取。

采用中性点经电阻接地时，电阻值的选取必须根据电网的具体情况，应综合考虑限制过电压倍数，继电保护的灵敏度，对通信的影响，人身安全等因素。

变电站35KV配电网中性点接地电阻选择33.7Ω，即发生单相接地故障时流过电阻的额定电

①从降低配电网过电压水平考虑：

中性点经电阻接地方式可以降低配电系统的弧光接地过电压水平，从而保证配电系统电气设备的安全运行。根据国内有关机构做的EMTP程序计算、过电压模拟装置的实际模拟及各地区局运行经验表明，弧光接地过电压水平随着电阻的额定通流 I R增加而降低，I C为系统电容电流。即：

当I R≈I C时，过电压水平可降到2.5PU以下；

当I R≈2I C时，过电压水平可降到2.2PU以下；

当I R≈4I C时，过电压水平可降到2.0 PU以下；

但当IR＞4I C时，降低过电压的作用已不明显。

中性点经电阻接地系统中的内部过电压，主要指健全相的工频过电压。其电弧接地过电压，通常由于R N的存在而被限制在较低水平。这是因为电弧燃熄过程中系统的多余电荷，在从电弧熄灭到重燃的半个工频周期内被R N泄放掉。当R N<（1~2）/3ωC时，过电压一般不大于相电压的2.1倍。

经推导可得健全相电压升高值与故障相电压U a的比值K b、K c如下：

K b=U b/ U a=(3/2)*√1+(1

β−1

√3

)2 (1)

K c=U c/ U a=(3/2)* √1+(1

β−1

√3

)2 (2)

给出不同的β＝I R/ I C值，即可算出相应的U b/U a或U c/U a的比值。针对此变电站项目，

β＝I R/ I C=600A/180A=3.33,代入上式可得：

K b= K c=1.58PU

综述，当I R=4 I C时，可以将系统的间歇性弧光接地过电压水平限制在2.0倍的相电压以内，同时能够将系统的工频过电压水平限制在1.58倍的相电压以内。

②从保护整定考虑：

当35kV配电网某一条线路发生单相接地故障时，接地故障电流按如下公式计算I jd=√I R2+(I C−I0)2，I0为故障电缆本身的电容电流，与整个系统总的电容电流（I C）相比计算时可以忽略不计。

故I jd=√I R2+I C2=√6002+1802=626.4A

从保证继电保护灵敏度考虑，电阻值越小即流过电阻的电流越大越好。目前的微机保护一般都有零序保护功能，且启动的电流值相当小，单相接地故障电流远大于每条线路的对地电容电流，一般都能满足零序保护的灵敏度要求。按照①所选的电阻值，当过渡电阻不是很大时，保护灵敏度完全能够满足要求。

③对通信影响

从降低对通信的干扰考虑，流过电阻的电流不宜选的过大。我国四部协议规定，如通信电缆与大地间未装放电器时，危险影响电压不得大于430V，对高可靠线路，不大于630V。目前35kV选用电阻电流中，深圳地铁、广州地铁及沈阳地铁一号线沿线取600A等，产品投运后均未发现对通信线路造成任何影响。同时上海供电局在对35kV电阻接地系统做的单相接地模拟试验中，即使电阻电流达到1000A，对通信线路的危险影响电压也在四部协议规定的范围之内。

参考以上地区的选型和应用经验，我们认为选择电阻电流600A是完全能够避免对通信线路的干扰。

④从人身安全考虑

从人身安全考虑，中性点接地电阻的通流越小越好。因为中性点经低电阻接地在发生单相接地故障时，通过故障点的接地短路电流比较大，引起故障点地电位升高，有可能造成跨步电压，接触电势超过允许值。因此在选择电阻值时，应根据地网接地电阻，保护动作时间，接地短路电流核算跨步电压和接触电势是否超过规程。根据北京、天津、上海、南京、无锡、广州、深圳等大中城市运行经验，并未发现因采用电阻接地方式而造成跨步电压和接触电势过高引起人身伤亡事故。

因此选择电阻额定通流600A是比较合适的。