高压配电系统为什么要经过消弧线圈接地？4种接地方式全面讲解！

高压配电系统的接地方式

电网中性点接地方式与电网的电压等级、单相接地故障电流、过电压水平以及保护配置等有密切的关系。电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平、电网供电的可靠性、连续性和供电的安全性，以及电网对通讯线路以及无线电的干扰。

接地的种类

我国常用的接地方式有中心点有效接地系统、中性点非有效接地系统两大类。

接地种类有中性点直接接地、中性点经消弧线圈（消弧电抗器）接地、中性点经电阻器接地、中性点不接地四种。其中中性点经电阻器接地，按接地电流大小又分为高阻接地和低阻接地。

1. 中性点直接接地

中性点直接接地或经一低值电阻接地的系统，称为有效接地系统。也称为大电流接地系统，

中性点直接接地系统

优点：系统的过电压水平和水变电设备所需的绝缘水平较低，降低了设备和线路造价，经济效益显著（不接地系统发生单相接地时，另两项电压升高至根号三倍，所以选择设备时，绝缘水平要求高，造价相对高许多）。

缺点：发生单相接地时，接地电流较大，必然引起断路器跳闸，降低了供电的连续性。因而供电可靠性较差。

2.中性点不接地

优点：系统发生单相接地故障时，不形成短路回路，通过接地点的电流仅为接地电容电流，当单相接地电流很小时，只使三相对地电位发生变化，故障点电弧可以自行熄灭，熄弧后接地点绝缘可自行恢复，能自动清除单相接地故障，因而大大提高了供电可靠性。

缺点：发生单相接地故障后，会发生弧光重燃过电压。这种过电压现象会造成电气设备的绝缘水平损坏或开关柜绝缘子闪络，电缆绝缘击穿，所以要求系统绝缘水平较高，所选用设备造价也高。

3. 中性点经消弧线圈接地

但系统单相接地电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流以保证接地电弧瞬间熄灭，消除弧光间歇接地过电压。

如变压器无中性点或中性点未引出，应装设专用 接地变压器，其容量与消弧线圈的容量相配合。

中性点经消弧线圈接地

4. 中性点经电阻接地

该系统中至少有一根导线或一点（通常是变压器或发电机的中性点）经过电阻器接地。

中性点经接地电阻接地

（1）中性点经高电阻接地。高电阻接地方式以限制单相接地电流为目的，电阻阻值一般在数百到数千欧姆。

优点：采取高电阻接地的系统可以消除大部分谐振过电压，对单相间歇弧光接地过电压具有一定的限制作用。

单相接地故障电流小于10A,系统可以在接地故障条件下持续运行不中断供电。

缺点：系统设备绝缘要求较高，投资大。

（2）中性点经低电阻接地

6-35KV主要由电缆构成的送配电网络，单相接地故障电容电流较大时，可以可以用低电阻接地方式，电阻值一般在10-20Ω，单相接地故障电流为100-1000A。

优点：可以快速切除故障线路，过电压水平低。

该接地方式主要用于电缆线路为主，不容易发生瞬时性单相接地故障且系统电容电流比较大的城市配电网、发电厂厂用电系统及工矿企业配电系统。

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ARB5弧光保护在长白山机场扩建工程-供电工程项目的设计与应用

摘要： 目前，弧光保护越来越广泛地应用于电力系统中，该类保护通过检测弧光与故障电流，将总故障切除时间控制在开关柜可承受燃弧时间内，将弧光短路产生的危害降到很低，并实时记录出现弧光故障的位置，从而为故障的快速处理提供参考信息。本文介绍的ARB5系列弧光保护，能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、稳定性，有利于实现变电站综合自动化，实现无人或少人值守。

关键词 ：弧光保护；可靠性；安全性 。

00 概述

长白山机场扩建工程-供电工程（场内）包括机场中心变电站扩建、变配电工艺、场内供电、航站区停车场及道路照明等内容。根据绿色机场的要求，增加了充电桩供电系统和光伏发电供电系统的设计。本期工程从场外66kV变电站引到长白山机场的两路10kV高压电源，需根据机场扩建规模相应进行增容扩容。中心变电站现有的两台变压器及低压系统利旧，更换柴油发电机组，航站区新设两台变压器及低压系统，重建中心变电站高压供电系统。中心变电站房屋扩建，扩建后的建筑面积为863.69平方米。在新建航站楼、飞行区南北两端导航台、车库区、制冷站、锅炉房设变电所，使用油库设变电所（属其它项目），锅炉房燃气发电将为机场提供季节性自用电力。在新建航站区停车场设充电桩供电系统及箱变，在航站区南侧空闲地块设光伏发电供电系统及箱变。新建航站楼重要负荷由制冷站油机房400kW油机提供备用电源。现有中心变电站和航站楼、进场路变压器利旧。航站区新设电缆排管及电缆井，高、低压供电线路均为电缆穿电缆排管敷设。新建航站区停车场照明设25米高LED光源高杆灯，新建道路照明设8米高太阳能路灯以及3.5米高太阳能庭院灯。

中心变电站新设32台10kV高压开关柜（现有高压开关柜搬迁至车库变电所），更换高压柜直流操作电源，高压系统运行方式为：单母线分段，母联开关手动操作。两路高压市电进线开关与一路母联开关之间设电气联锁，同时只有两个开关处于合闸位置。弧光保护装置就地在开关柜上布置，并预留通讯接口。每个变电站（主站）分别设置一套中压信号屏及配电系统模拟显示屏。开关柜在现场就地控制，后台只监视不控制。

01 项目需求

中心变电站新设32台10kV高压开关柜须有母线弧光保护功能，本项目采用了ARB5系列弧光保护装置。

ARB5系列弧光保护装置由ARB5-M弧光保护主控单元， ARB5-E弧光保护扩展单元， ARB5-S弧光探头及光纤等配件组成。

ARB5弧光保护装置的各组成单元的功能如下：

型号

主要功能

探头点数

ARB5-M弧光保护主控单元

8组弧光保护

4组失灵保护

4组电流回路TA监测

4组三相电流采集

11路可编程跳闸出口

非电量保护；

装置故障告警。

2路RS485

2路以太网

1路打印接口

1路IRIG-B码对时接口

支持IEC61850、modbus RTU、modbus TCP、IEC103

支持GOOSE输入输出

可选配4块采集板，1块采集板可采集5路探头，共支持20路弧光探头直接采集。

亦可选配4块主控板（即可接入4台ARB5-E扩展单元），1块主控板可接收6块采集板的探头，共支持120路弧光探头采集。

ARB5-E弧光保护扩展单元

弧光信号采集

模拟状态传输

需要配合ARB5-M主控单元使用

可选配6块采集板，1块采集板可采集5路探头，共支持30路弧光探头直接采集。

ARB5-S弧光探头

弧光信号监测

点式弧光传感器

02 产品方案

本项目的母线弧光保护的配置方案：配置一台ARB5-M弧光保护主控单元，一台ARB5-E弧光保护扩展单元，每柜的母线室各放置一片 ARB5-S弧光探头。

中心变电站新设32台10kV高压开关柜的一次系统图如下：

图1 10kV一次系统图

弧光保护装置配置表如下：

开关柜编号

装置型号

装置数量

AH1

ARB5-S

1

AH2

ARB5-S

1

AH3

ARB5-S

1

AH4

ARB5-S

1

AH5

ARB5-S

1

AH6

ARB5-S

1

AH7

ARB5-S

1

AH8

ARB5-S

1

AH9

ARB5-S

1

AH10

ARB5-S

1

AH11

ARB5-S

1

AH12

ARB5-S

1

AH13

ARB5-S，ARB5-M

1

AH14

ARB5-S

1

AH15

ARB5-S

1

AH16

ARB5-S

1

AH17

ARB5-S，ARB5-E

1

AH18

ARB5-S

1

AH19

ARB5-S

1

AH20

ARB5-S

1

AH21

ARB5-S

1

AH22

ARB5-S

1

AH23

ARB5-S

1

AH24

ARB5-S

1

AH25

ARB5-S

1

AH26

ARB5-S

1

AH27

ARB5-S

1

AH28

ARB5-S

1

AH29

ARB5-S

1

AH30

ARB5-S

1

AH31

ARB5-S

1

AH32

ARB5-S

1

表1 弧光保护配置表

03 现场安装

该项目的已于2021年1月8日送电运行，确保了长白山机场的安全运行。现场安装如下图所示。

图2 弧光保护现场安装图

04 总结

在35kV及以下电力系统中采用弧光保护装置是电网智能化发展的必然趋势，它能大大提高变电站运行的可靠性、安全性，有利于实现变电站综合自动化，实现无人或少人值班。本文介绍的长白山机场扩建工程-供电工程（场内）中心变电站的弧光保护方案，弥补了传统继电保护的不足，提高了电力系统运行的稳定性。

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