10 kV配電網(wǎng)消弧并小電阻接地系統(tǒng)存在問題及解決對策

鐘寶華 危樂

摘要：為防范配電網(wǎng)人身觸電傷亡事件，近年來正全網(wǎng)推進(jìn)10 kV配電網(wǎng)接地方式改造工作。河源電網(wǎng)作為粵東北山區(qū)電網(wǎng)，在配電系統(tǒng)中性點接地方式上半數(shù)規(guī)劃為消弧線圈并小電阻接地。近兩年在運維中發(fā)現(xiàn)存在一些問題，現(xiàn)主要從接地變的零序保護(hù)CT選取、一次調(diào)檔式消弧線圈、零序保護(hù)定值靈敏度方面進(jìn)行剖析，并提出可行的解決對策，供10 kV配電網(wǎng)中逐步推廣消弧線圈并小電阻接地方式的單位參考。

關(guān)鍵詞：10 kV配電網(wǎng);消弧線圈并小電阻;零序保護(hù)

0 ? ?引言

隨著技術(shù)的更新迭代，配電網(wǎng)中性點接地方式變得越發(fā)豐富。傳統(tǒng)的中性點接地方式主要有不接地、經(jīng)消弧線圈接地兩種，而新型的中性點接地方式主要有消弧并小電阻接地、小電阻接地兩種。傳統(tǒng)的中性點接地方式在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時允許繼續(xù)運行2 h。該規(guī)定雖然保證了對用戶的持續(xù)供電，但在帶故障運行的2 h內(nèi)，可能會危及人身安全。新型的中性點接地方式在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時發(fā)揮小電阻的作用，提供了較大的故障電流，通過饋線零序保護(hù)快速隔離故障，可以有效減少人身傷亡事件。

河源供電局自2018年開始在10 kV配電網(wǎng)開展中性點改造工作，半數(shù)采用了消弧線圈并小電阻接地方式，在近兩年的運維過程中，河源供電局一直以問題為導(dǎo)向在不斷進(jìn)行改善。本文介紹了河源10 kV配電網(wǎng)零序保護(hù)配置及方案，總結(jié)了零序保護(hù)動作異常的原因，給出了優(yōu)化10 kV配電網(wǎng)零序保護(hù)動作情況的措施。

1 ? ?消弧線圈并小電阻接地方式及零序保護(hù)方案

1.1 ? ?消弧線圈并小電阻接地方式

中性點經(jīng)消弧線圈并小電阻接地方式由Z型接地變、消弧線圈、小電阻構(gòu)成。因主變壓器10 kV側(cè)為三角形接線，需通過接地變提供系統(tǒng)中性點，中性點接消弧線圈接地，小電阻并接消弧線圈。典型變電站10 kV配電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈并小電阻接地示意圖如圖1所示，Z為接地變，L為消弧線圈，DL為接地變開關(guān)，DL1為小電阻真空開關(guān)，CT1為開關(guān)柜零序CT，CT2為小電阻零序CT，CT3為消弧線圈中性點CT。對于瞬時的單相接地故障通過消弧線圈補(bǔ)償后自動復(fù)歸，永久性單相接地故障則在補(bǔ)償結(jié)束后合DL1，系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地后形成較大的零序電流，由相應(yīng)饋線開關(guān)零序保護(hù)動作隔離故障。

通常接地變?nèi)萘繛?20 kVA，消弧線圈容量為420 kVA，接地電阻為16 Ω，熱穩(wěn)定為600 A、10 s，零序CT變比為150/5或75/1，準(zhǔn)確級10P10。

1.2 ? ?零序保護(hù)方案

對于中性點經(jīng)消弧線圈并小電阻接地方式，接地變、饋線保護(hù)、其他元件均應(yīng)具備零序電流保護(hù)功能。接地變零序保護(hù)定值按躲開正常運行時由于系統(tǒng)三相電壓不對稱在接地變壓器中性點產(chǎn)生的零序電壓引起中性點電阻通過的零序電流整定，作為10 kV饋線零序保護(hù)的遠(yuǎn)后備和切除10 kV母線接地故障的保護(hù)。具體整定為一次值75 A，2 s切母聯(lián)、閉自投，2.5 s切接地變本體、主變變低。10 kV饋線零序保護(hù)采用專用零序CT，配置2段。零序Ⅰ段整定為一次值60 A、0.5 s切本饋線開關(guān);零序Ⅱ段反應(yīng)高阻接地故障，整定為一次值20 A、1 s僅告警。

2 ? ?零序保護(hù)動作異常原因分析

2.1 ? ?接地變零序保護(hù)CT選取不滿足要求

運行中接地變零序保護(hù)選取的CT錯誤，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，在消弧線圈補(bǔ)償過程中導(dǎo)致接地變零序保護(hù)動作。例如，2019年某站10 kV饋線站外發(fā)生單相接地故障，首先站內(nèi)消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償，消弧線圈在“24檔”運行（容量630 kVA），補(bǔ)償78 A感性電流，在2.5 s時，接地變零序保護(hù)動作跳開接地變本體及主變變低，造成10 kV母線失壓，動作電流也是78 A。事后進(jìn)行故障分析，確認(rèn)了接地變零序保護(hù)采用的是開關(guān)柜零序CT，而不是小電阻零序CT，在零序CT選取上不滿足要求。

2.2 ? ?一次調(diào)檔式消弧線圈故障

運行中發(fā)生消弧線圈的一次調(diào)檔故障，消弧線圈在高檔位運行，與系統(tǒng)電容電流嚴(yán)重失配，在消弧線圈補(bǔ)償過程中導(dǎo)致饋線零序保護(hù)動作。例如，2018年某站10 kV饋線站外發(fā)生單相接地故障，首先站內(nèi)消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償，因消弧線圈的一次調(diào)檔故障，使得消弧線圈固定在“30檔”運行（容量630 kVA），補(bǔ)償102 A感性電流，而系統(tǒng)電容電流僅有28 A，導(dǎo)致嚴(yán)重過補(bǔ)償，在10 kV饋線接地故障點產(chǎn)生了74 A的感性電流，導(dǎo)致在補(bǔ)償過程中10 kV饋線零序保護(hù)動作跳閘。

2.3 ? ?零序保護(hù)靈敏度不足

運行中零序保護(hù)的靈敏度不足，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，保護(hù)未動作。例如，2019年某站10 kV饋線站外發(fā)生單相接地故障，消弧線圈補(bǔ)償后投入小電阻，但10 kV饋線零序保護(hù)并未動作，零序電流僅有41 A，未達(dá)動作值。

3 ? ?應(yīng)對措施及解決方案

3.1 ? ?接地變零序保護(hù)CT選取應(yīng)采用小電阻零序CT

接地變開關(guān)柜零序CT在補(bǔ)償過程中會流過補(bǔ)償電流，而小電阻零序CT則不會有這個問題，僅在投入小電阻后才會流過電流。設(shè)計施工環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格把控，接地變零序保護(hù)CT選取應(yīng)采用小電阻零序CT。

3.2 ? ?提高對消弧線圈調(diào)檔裝置或消弧控制裝置的運維意識

要求運維單位在定期巡視時需關(guān)注消弧線圈調(diào)檔裝置或消弧控制裝置的運行工況，調(diào)度監(jiān)盤也需留意相關(guān)異常信息，如有異常需及時告知運維人員檢查，嚴(yán)重的需退出接地變運行。

3.3 ? ?零序保護(hù)定值優(yōu)化

表1展示了廠家針對單相接地靈敏度的實驗數(shù)據(jù)，模擬了8種情景下系統(tǒng)發(fā)生經(jīng)過渡電阻單相接地故障，僅有2種情況超過了60 A的零序電流，故零序保護(hù)整定還需結(jié)合實際運行進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)提高零序保護(hù)靈敏度。

4 ? ?結(jié)語

10 kV配電網(wǎng)中性點采用經(jīng)消弧線圈并小電阻接地方式時，發(fā)生單相接地故障時零序保護(hù)應(yīng)可隔離故障，若零序保護(hù)不正確動作，會嚴(yán)重影響10 kV用戶，降低供電可靠性。為此，本文根據(jù)河源10 kV配電網(wǎng)零序保護(hù)的運行經(jīng)驗，提出了一些提高零序保護(hù)動作正確率的措施：

（1）接地變零序保護(hù)CT應(yīng)選取小電阻零序CT;

（2）提高對消弧線圈調(diào)檔裝置或消弧控制裝置的運維意識;

（3）優(yōu)化零序保護(hù)定值，適當(dāng)提高靈敏度。

目前，國內(nèi)部分地區(qū)正在10 kV配電網(wǎng)中推廣中性點經(jīng)消弧線圈并小電阻接地方式，尤其是在山區(qū)，以上提高配電網(wǎng)零序保護(hù)動作正確率的措施可供參考。

收稿日期：2020-07-31

作者簡介：鐘寶華（1989—），男，廣東梅州人，碩士研究生，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)分析、運行與控制、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。