摘要：本文阐述长距离电缆输送10KV电力的供配电系统，在运行过程中由于10KV电力电缆接地电容电流过大而引起接地故障的解决方法。确保润扬大桥供配电系统运行安全可靠。

一、概述

润扬长江公路大桥及南北接线全长约35公里，由主桥段(含世业洲桥区和镇江桥区)、北接线段(含扬州桥区)和南接线段组成，其中主桥段用电负荷约为 6850KVA，南接线段用电负荷约为800KVA。以上均由镇江南岸桥区35/10KV总变电站供电，其10KV侧为中性点不接地系统。

我国电力系统常用的系统接地方式有四种：中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻器接地和中性点不接地系统。

对 10KV交联聚乙烯绝缘铜芯电缆线路，由于其自熄电弧电流较小，仅为10A。当接地电容电流 Id<10A时，接地故障产生的稳定电弧一般能自行熄灭，线路仍能继续运行一段时间，在此期间，如能消除故障，则系统可以不停电而继续运行。一旦产生单相接地短路，当电容电流超过10A时，则产生弧光接地过电压，往往会造成多处绝缘击穿现象，危险性很大，必须立即切断电源，防止事故扩大。

润扬大桥南北接线供电方式均采用YJV电力电缆穿管埋地敷设，南接线双回路YJV-10KV-3*70电缆总长5公里, 3*70交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的接地电容电流为1.3A/Km，世业洲YJV-10KV-3*240电缆总长9公里, 3*70交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的接地电容电流为2.1A/Km。这样，当单相接地故障时，其接地电容电流为Id=76.2A，电容电流超过了规范要求。

由上分析可见，中性点不接地系统只适用于线路不太长，也就是电容电流不太大的架空线路，并不适用于线路很长的电缆线路。

二、接地方式比较

在中性点接地系统中，常用的有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经低电阻接地。各种接地方式各有其特点。

中性点直接接地方式：

⑴适用于110KV以上高压和0.4KV低压系统。

⑵单相接地故障时，非故障相电压升高最小。

⑶对通信电子设备干扰最大。

⑷单相接地电流最大。

中性点经消弧线圈接地方式：

⑴电网的运行可靠性较高。

⑵对瞬间故障单相接地能自行熄弧,不易发展为三相短路。

⑶可减小故障电流。。

⑷当系统电容电流超过30A时，消弧线圈容量增大，增加投资。

⑸处理故障过程中对线路逐条进行拉闸可能产生较高的过电压。

⑹人工检测与排除故障所需的时间较长，容易扩大事故。

⑺继电保护运算较复杂。

中性点经低电阻接地方式：

⑴能将单相接地时的异常过电压抑制在运行相电压的2.8倍以下，电网可采用绝缘水平较低的电气设备。

⑵能快速切除单相接地故障。

⑶对通信电子设备干扰大。

⑷改善了电气设备运行条件，提高了设备运行的可靠性。

⑸继电保护简单

人们对接地方式的选择是根据技术、经济、安全等因素综合考虑，中性点接地系统是一个涉及到供电可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护和自动装置的正确动作、通讯干扰、系统稳定等多方面的综合性技术问题。

中性点接地方式的选择一般遵循以下原则：

经济因素

经济因素是选择中性点接地方式的重要因素，随着电压等级的提高，输变电设备的绝缘费用在总投资中的比重愈来愈大，如果中性点采用有效接地方式，绝缘水平可以降低，减少设备造价，经济效益十分显著。

安全供电质量因素

单相接地故障对安全和供电质量的影响取决于故障电流、故障电压、中性点位移电压这三个数据及故障的持续时间。

三、润扬大桥接地方式

润扬大桥现有35KV/10KV变电站的10KV侧为△型接法，属中性点不接地系统，不适用于长距离电力电缆线路，故需改成中性点接地系统。根据本项目特点，有以下4种接地方式可供选择：

⑴接地变压器+消弧线圈接地方式。

⑵接地变压器+低电阻接地方式。

⑶将35/10KV变压器由Y/△型接法改成Y/Y型接法，制造一个中性点，以便于接地。

⑷将35/10KV变压器由Y/△型接法改成35/10/6的Y/Y/Y型接法。既解决了供电系统的接地问题，又解决了南北接线10KV供电、主桥6KV供电不同电压等级同时的问题。

接地变压器+消弧线圈接地方式：

消弧线圈接地方式常用于供电公司的电力系统，可有效降低单相接地电流，促使电弧自动熄灭，使单相接地故障不易发展为三相短路，且线路不立即跳闸，按规程规定，电网可带故障运行二小时，有利于提高供电可靠性。但消弧线圈以往都是手动调节，存在调节困难，不易排除故障等缺点，现在虽有了自动调节装置，但仍存在价格偏高，需另配备检测装置等缺点。

另外润扬大桥南北接线均为10KV二回路供电，已充分保证了供电的可靠性，如有其中一路故障，可立即切换到另一路。

接地变压器+低电阻接地方式。

方案2、3、4均为低电阻接地方式，该方式可降低单相接地

非故障相的过电压，接地保护方式较简单，电缆可选择较低绝缘水平的，节省投资。低电阻接地方式能快速切除故障，缩短过电压的持续时间，避免事故扩大，却增加了单相接地跳闸率，影响了供电可靠性。但润扬大桥南北接线本身就是双回路供电，故障跳闸对其供电可靠性没有影响。

方案2对原系统没有作任何修改，仅在35/10KV变电站的10KV侧增加了接地变压器和低电阻共二套。通过接地变压器将原来的10KV侧无中性点的△型接法改成带中性点的Y型接法。再通过Y型接法的中性点带低电阻接地。

将35/10KV变压器由Y/△型接法改成Y/Y型接法，

方案3对原系统没有基本没作修改，将原来的Y/△型接法的35/10KV油浸式变压器更换成Y/Y型接法。然后通过加装低电阻接地。

4、35/10KV变压器由Y/△型接法改成35/10/6的Y/Y/Y型接法。

方案4，将原来的35/10KV的Y/△型接法的油浸式变压器更换成35/10/6KV的Y/Y/Y型接法。然后在10KV侧和6KV侧通过加装低电阻接地。原镇江桥区变电站的10KV柜和10/6KV变压器可取消。

投资估算:

方案1、接地变压器10万

消弧线圈接地装置(全自动补偿)50万

共二套60*2=120万

方案2、接地变压器10万

接地电阻器10万

共二套20*2=40万

方案3、35/10KV△/Y变压器25万

接地电阻器10万

共二套35*2=70万

方案4、35/10/6KV△/Y/Y变压器32万

接地电阻器10万

6KV开关柜2个12万

共二套54*2=108万

综合比较分析，从系统运行的可靠性、继电保护简单、接地故障容易切除及经济因素等方面考虑，同时考虑到润扬大桥的采用双回路供电的实际情况，采用接地变压器+低电阻的接地方式比较适合润扬大桥的供配电系统，因此在本次工程中我们采用了在35KV总变电站的10KV母线侧加装接地变压器和低电阻的形式。

四、系统接地设计

在本次工程中，我们采用在10KV主母线侧加设接地变压器和低电阻器。

接地变压器选用曲折接线接地变压器，对三相平衡负荷(即电网正常运行时)呈高阻抗状态，对不平衡负荷(即电网单相接地故障时)呈低阻抗状态。当系统发生单相接地故障时，接地变压器的中性点电位由零电位上升到U0=UL/√3(UL为系统线电压)。接地变压器的中性点与大地相连的阻抗会产生一个接地电流 Ijd=U0/Z0(U0为零序电压，Z0为零序阻抗)。

接地变压器容量计算：

接地变压器短时容量Sd.r=0.576*UL*Ijd

Ijd = U0/Z0 =10/(1.732*15)=385A

Sd.r=0.576*10*385=2217KVA

接地变压器的额定容量为Se.r=Sd.r/K=2217/10.5=211KVA,可选取315~400KVA。

接地变压器容量400KVA，额定电压10.5KV，短时允许电流400A，工频耐压35KV(1min)。

电阻柜中的电阻元件应采用电阻专用、特殊配方的不锈钢合金制造，其特点是：

耐受高温：熔点为1375-1500℃，最高使用温度1000℃。

抗拉强度高：抗拉强度700Mpa，在900-1000℃高温下，机械强度基本保持不变;

电阻率高：电阻率为108μΩm，有利于减小电阻元件尺寸;

阻值稳定：电阻温度系数2.17×10Ω/℃，在350℃高温时，阻值仅增加6.6%(铸铁电阻元件阻值增加24%)，有利于保证保护的灵敏度。

高韧性：在温度剧烈变化的运行条件下，仍保持良好的韧性，不易断裂。

电阻柜系统额定电压10.5KV，电阻柜额定电压6.0KV，短时允许电流400A，短时允许通流时间10s。

接地变压器前端设置隔离开关，电阻器与接地网之间设置零序互感器，用于测量和监视单相接地零序电流。10KV侧的所有馈出回路的零序互感器需作替换，改为能通过较大电流的零序互感器，用于测量本线路零序电流和保护动作于跳闸，当发生单相接地故障后，故障相所在馈出回路断路器立即跳闸，以保证其他回路运行的安全。

经实地调查，润扬大桥35/10KV总变电站室内己无法安装接地装置，因此，我们建议采用组合式接地装置，安装在室外。转贴于 233网校论文中心