城镇电网电缆入地改造的探讨

    摘要：本文综述了安庆市地区10kV配网中心点的运行现状，探讨了存在问题，对采用中性点经电阻接地方式进行较为详细阐述，在安庆城区配网实施是切实可行的。
关键词：城区；配电网；中性点接地方式；电阻器
    1 引言
    随着城网改造的深入发展，10kV配电网容量迅速增加，网络结构日趋完善，根据城市建设需要，架空裸导线路正逐渐被电缆和绝缘导线线路替代，与此同时，由于过电压引发的开关柜和家用电器烧坏等事故也屡见不鲜。因此，如何有效的经济的限制配电网过电压成为当前供用电工作的重点。
10kV配电网中性点通常可分为不接地系统、经电阻接地系统和经消弧线圈接地系统。由于选择接地方式是一个涉及线路和设备的绝缘水平、通讯干扰、继电保护和供电网络安全可靠等等因素的综合性问题，所以我国配电网和大型工矿企业的供电系统做法各异，以前大都采用中性点不接地和经消弧线圈接地的运行方式。近年来一些城市电网大力推广电阻接地的运行方式。近年来一些城市电网大力推广电阻接地的运行方式。本文结合安庆城区10kV配电网的具体情况，对中性点接地方式问题进行探讨。
    2 安庆10kV配电网中心点的运行方式
    2.1 目前现状
    安庆中心城区供电主要电源来自90年代中期投产的110kV湖滨变、城西变和即将投运的110kV中心变，电压等级都是110kV/10kV，主变容量都是2×40MVA，为屋内布置无人值守变电站。中心变是城网改造的重点项目，它的新建使市区按区域分片供电成为可能，完善了配电网架的结构调整，形成了城西变、湖滨变、东郊变、肖坑变、中心变和热电开闭所的10kV环形网络，初步形成了“手拉手”供电格局。安庆中心变的供电范围是菱湖南路以南，棋盘山路以西、龙山路以东、沿江中路以北的工商、居民密集的老城区，中心变建在靠近宜城路的安庆供电局后院，主变和进出线全部采用交联聚乙烯高压电缆，对人民路、华中路、沿江路、菱湖南路等4条主要街道实行首尾双电源自动投切供电，是安庆市第一所全电缆型屋内变电所，该所10kV系统中性点采用KYN58-12-014(改)型柜式消弧及过电压装置，内装接地真空接触器，三相共体，分相操作，即任一相动作，则该相母线接地，另两相必须可靠锁定，不允许再闭合。其原理是当系统发生弧光接地时，应能在100ms内准确显示故障相别及接地故障属性，并发出弧光接地转变为金属性接地的指令，过电压保护是通过4只带有间隙的氧化锌避雷器，采用四星形接线来实现的，母线设备柜内装有微机小电流接地选线装置，从理论上讲也可达到消弧消压目的。110kV湖滨变的10kV系统采取中性点不接地系统。110kV城西变10kV系统中性点接入ZBXH-10/20--50自动跟踪消弧线圈和微机检测小电流接地装置。
    2.2 存在问题
    （1）电缆一旦击穿即成为永久性故障，不可能自行恢复。若不及时跳闸则产生的电弧热量可使绝缘迅速烧损，直至发展成相间短路而跳闸，造成事故进一步扩大。安庆中心变的消弧装置是在单相接地故障时将10kV配电网不接地系统通过保护转变为中性点直接地系统，无疑是陡增了接地点电流，这样有利于促成相间短路的形成，但加速了电缆绝缘老化，应该说这不是我们期望的。
    （2）这种不接地方式当发生一相接地故障时，产生的过电压倍数比较高，由于弧光和铁磁谐振过电压使健全相的相电压升高4--7倍，这对电缆、开关柜的绝缘和热稳定都构成较大威胁。例如：1999年春节期间人民路中段10kV、240m/m2电力电缆因短路故障综合损失达10万元左右。
    （3）电缆线路的单相接地电容电流较大。中心变10kV高压电缆线主干线电缆用3×240m/m2，支线电缆采用3×70m/m2，接入10kVI、II段母线，根据资料统计共接入67KM电缆，利用公式近似计算，两段母线电容电流总计达70A，待城网改造完善后，电缆线路将会进一步延伸，电容电流还将随之增加。在接地电流较大的系统，若选用消弧线圈接地方式，必须增加容量，可达300—400kVA，加大了投资成本，而且在自动跟踪调谐上也难以满足各种频繁调节限位的需要，因此，在技术、经济上都是不可取的。现在中心变采用的是不接地定时转变为直接接地系统，完全丧失了小电流接地系统不间断供电的优点，这样只好由配电网结构和自动化补救。
    鉴于上述原因，根据兄弟省市配电网经电阻接地运行的成功经验，我们认为安庆城区10kV配网可采用经中性点电阻接地方式比较适宜。
    3 10kV中性点经电阻接地方式
    3.1 中性点阻接地系统单相接地故障简单分析
当系统A相发生非金属性接地时，设故障点的过渡电阻为Rg，中性点接地电阻Rn,系统对地电容为Co，实际中的正序阻抗Z1、负序阻抗Z2都远远小于零序阻抗Z0，因此可以忽略不计。
    4 10kV高压供电系统的设计 　
    (1) 10kV配电系统实行环网建设，高压10kV电缆一般沿大街人行道和公路，形成格状网络，相对独立，不交叉、不重叠。为了缩小电缆检修和事故时的停电范围，一般将干线电缆分成2—4段。环网具有足够的联络容量，事故停运能通过倒闸操作向用户连续供电，负荷转移不致使载流元件过载。环网线路中间设可靠闭锁的联络点，正常开环运行，事故时联络开关运行。
    (2) 当分支为500kVA及以上的配变时，高压分接箱内分支电缆装设SFL—K型三工位负荷隔离开关，如典型配网图中的3QS（4QS），以便于分支的运行和故障隔离。
    (3) 入地城网的无功补偿，根据配变容量采用PGJ2型无功功率补偿屏，在配电屏上安装JKG（数显式）微机智能监控器和其控制的BCMJ0.4半封闭型自愈式低压并联无功补偿电容器。
    5 设备选型
    (1) 主干线选用YJV22—3×240型10kV铜芯交联电缆，支线应选用满足稳定性要求的两种截面YJV22—3×70、3×50型10kV铜芯交联电缆。
    (2) 变压器和配电室布置，以单台容量S11—400kVA为宜，一般不超过500kVA。在主要街道、路间绿地、住宅小区或建筑群中，采用电缆进出线的箱式变。
    (3) 变压器室内高压保护一般采用“负荷开关+熔断器”组成保护和控制单元，负荷开关型号可选FN11（12）—10（R）D型，带接地刀闸和熔断器，熔断器型号选用XRNT—10或RN1—10型。低压分支线路采用CJ20型接触器，配JD6型漏电保护器。进线装设三只单相电子电度表（配TA）。
    (4) 环网开关选用室外箱内的VD4—S型或室内ZN28—10系列真空断路器，开断电流及动稳定电流大于16kA，开关部分具备远方功能的RTU接口。高压分接箱选用带有故障报警指示器、保护避雷器、带电指示器及试验用的电缆插座和检修用的接地插头。低压分支箱内置铜排加绝缘护套，配不饱和聚酯压制而成的PMC绝缘支架，出线采用RT16型熔断器保护。低压表箱采用塑钢外壳，内加电子智能装置实现防盗功能，动力出线户设空气开关。
    6 施工
    (1) 电缆沟开挖和砌筑中，设置好沟内的排（渗）水、防火墙、接地体、电缆支架，电缆支架每层间距取电缆外径加60 mm，分接箱基础要根据图纸作好尺寸预留。回填土之前，作好电缆试验工作，试验项目包括：连续性直流电阻、绝缘电阻、直流耐压、电容和相序等。中间竖井还应作好电缆编号工作。交叉管道要在图纸上认真地标示，作为设计补充部分，计入竣工图纸。
    (2) 电缆排管敷设时，管底土壤逐层夯实，管顶部距地面不小于700 mm。直线段每隔100～200m，以及转角和分支处设置电缆竖井，以便电缆穿入和拔出。下排管时，要排列整齐，距电缆入口方向留1%坡度。管孔内径不小于电缆外径的1.5倍，每一根电缆穿一根管内。
    (3) 电缆敷设要统一组织，顺序施放、排列整齐，预留好电缆接头，按电缆外径10倍以上控制好转弯半径。多层敷设按“高压电缆在上，低压和路灯电缆在下，通讯电缆在最底层”的原则。
    (4) 电缆通电倒接应分段分区进行，编写出细致的验收试运行方案和漏电保护器试验程序，并组织好抢修排险工作。在入地电缆试运行一天无异常后，开始原架空线路的撤除工作。
    7 其他
    电缆投入运行后，为及时消除接地、断线及闪络等故障，尽量缩短故障修复时间，保证入地电缆系统运行可靠，需准备专门仪器设备，如：QF1—A型电缆探测仪、1500V直流电源器、线路故障脉冲遥测仪等，便于故障检测。
    总之，本次县城电网电缆入地改造，由于规划合理、计划周密、施工得当，对于县城电网运行起到了理想的效果。但由于电缆入地改造是高低压系统工程，整体投资较大，还没有完全地改到用户的一户一表。虽然对于居住集中、经济条件好的居民区，进行适当的集资，改造了下户线和表箱。但是对于其他用户，要待下一步农网改造资金到位，才能将一户一表和配电自动化一并改造。