不同10 kV接地系統(tǒng)的轉(zhuǎn)供電運(yùn)行方式分析

劉配配，胡烈良

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān) 512000）

2021 年9 月13 日16:08，由于乙站主網(wǎng)設(shè)備檢修，乙站兩段10 kV母線均通過該站一條10 kV饋線轉(zhuǎn)為甲站供電，甲乙兩站10 kV系統(tǒng)接地方式不同。甲站10 kV 系統(tǒng)是小電抗接地系統(tǒng)，小電抗接地選線原理是當(dāng)10 kV 系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，接地選線系統(tǒng)將結(jié)合零序電壓、零序電流、功率方向判別故障相別，分相投入小阻值的電抗器接地滅弧，系統(tǒng)可根據(jù)接地電流大小選線告警或跳閘；乙站10 kV系統(tǒng)采用的是小電阻直接接地系統(tǒng)，發(fā)生接地故障時(shí)，饋線零序保護(hù)經(jīng)延時(shí)跳閘。乙站站外F11 線發(fā)生永久性避雷器絕緣降低的接地故障時(shí)，小電阻直接接地系統(tǒng)識(shí)別出故障線路并零序保護(hù)動(dòng)作斷開F11線饋線開關(guān)，此后乙站10 kV母聯(lián)500開關(guān)、10 kV Ⅱ段母線接地變5T2 開關(guān)相繼跳閘，乙站10 kV I段母線失壓。本文對(duì)故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作情況開展繼電保護(hù)動(dòng)作原理分析，并通過兩個(gè)變電站采用不同接地方式組合下的5 種轉(zhuǎn)供電運(yùn)行方式安排時(shí)接地故障影響范圍及故障隔離效率分析，提出了轉(zhuǎn)供電運(yùn)行方式安排建議。

1 故障前運(yùn)行方式

甲站10 kV是小電抗接地系統(tǒng)，乙站10 kV是小電阻接地系統(tǒng)，乙站通過F22 由甲站F13 轉(zhuǎn)供電，故障前聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于合位。如圖1所示，甲站F11線511開關(guān)、F12 線512開關(guān)、F13 線513開關(guān)均在合位，#1電抗器的真空接觸器（分相）處于分位；乙站主變檢修、F11線511開關(guān)、F12線512開關(guān)、F21線521開關(guān)、F22 線522 開關(guān)、#2 接地變5T2 開關(guān)、10 kV母聯(lián)500開關(guān)均在合位、F22線522開關(guān)保護(hù)退出。

圖1 故障前運(yùn)行方式

2 故障后運(yùn)行方式

故障后，如圖2所示，甲站F11線511開關(guān)、F12線512開關(guān)、F13線513開關(guān)均在合位，#1電抗器的真空接觸器（分相）處于分位，乙站F11線511開關(guān)、10 kV母聯(lián)500開關(guān)、#2接地變5T2開關(guān)均在分位，乙站10 kV IM失壓。

圖2 故障后運(yùn)行方式

3 跳閘過程分析

甲乙站接地故障保護(hù)動(dòng)作時(shí)序如表1所示。

表1 保護(hù)動(dòng)作時(shí)序表

分析保護(hù)動(dòng)作報(bào)文可知，F(xiàn)11線511開關(guān)因發(fā)生接地故障零序保護(hù)動(dòng)作跳閘后，甲站#1電抗器和乙站#2接地變形成兩點(diǎn)接地，乙站#2接地變5T2開關(guān)跳開后接地現(xiàn)象消失，甲站#1 電抗器真空接觸器斷開。

結(jié)合甲、乙站繼電保護(hù)定值分析如下：

結(jié)合表1保護(hù)動(dòng)作時(shí)序和表2保護(hù)定值配置表可推斷，故障發(fā)生時(shí)，零序電流分布如圖3 所示，甲站小電抗接地選線裝置檢測(cè)到零序電壓及零序電流，投入單相真空接觸器，此時(shí)系統(tǒng)相當(dāng)于三個(gè)接地點(diǎn)，分別是甲站#1 電抗器、乙站F11 饋線、乙站#2 接地變中性點(diǎn)小電阻。由甲站#1 電抗器、甲站F13 線、乙站F22 線、乙站F11 線、#2 接地變間隔共同構(gòu)成零序電流網(wǎng)絡(luò)圖，乙站F11線511開關(guān)零序保護(hù)延時(shí)0.8 s 后斷開511 開關(guān)，再經(jīng)2.5 s 延時(shí)乙站#2 接地變跳開10 kV母聯(lián)500開關(guān)。

圖3 接地故障發(fā)生時(shí)零序電流分布圖

表2 甲、乙站保護(hù)定值配置表（部分）

此時(shí)系統(tǒng)零序電流分布發(fā)生改變，如圖4所示，有甲站#1寧志電抗器、乙站#2接地變中性點(diǎn)小電阻兩個(gè)接地點(diǎn)。由甲站#1 電抗器、甲站F13 線、乙站F22 線、乙站#2 接地變間隔共同構(gòu)成零序電流網(wǎng)絡(luò)圖，乙站#2接地變5T2開關(guān)達(dá)到過流保護(hù)動(dòng)作定值，2.7 s 后動(dòng)作斷開5T2 開關(guān)，零序電壓消失，電抗器真空接觸器返回。

圖4 乙站10 kV母聯(lián)500開關(guān)跳閘后零序電流分布

綜上所述，本次故障過程中甲站#1 選線裝置、乙站F11 線511 開關(guān)保護(hù)、乙站#2 接地變保護(hù)均正確動(dòng)作，但導(dǎo)致了故障影響范圍擴(kuò)大至乙站10 kV Ⅱ段母線。

4 轉(zhuǎn)供電運(yùn)行方式探討

按照甲站10 kV 寧志選線裝置是否投退、乙站10 kV 接地變是否投退進(jìn)行不同組合得出五種不同運(yùn)行方式安排，分別分析10 kV 饋線發(fā)生故障時(shí)各開關(guān)保護(hù)的動(dòng)作情況。

第1 種運(yùn)行方式：甲站10 kV 系統(tǒng)經(jīng)小電抗接地、乙站10 kV系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地。

若乙站10 kV IM 饋線發(fā)生接地故障時(shí)，乙站10 kV IM失壓，接地變開關(guān)跳閘，10 kV ⅡM可正常供電。若乙站10 kV ⅡM 饋線發(fā)生接地故障時(shí)，故障線路跳開后，乙站10 kV IM 失壓，接地變開關(guān)跳閘，10 kV ⅡM非故障線路可正常供電。

若甲站10 kV饋線（非聯(lián)絡(luò)線F13）接地，由于甲站10 kV 饋線無零序保護(hù)，則乙站接地變跳開乙站10 kV母聯(lián)500開關(guān)、跳開接地變開關(guān)后，故障仍存在，由甲站寧志小電抗選線裝置選線跳開故障線路，造成乙站10 kV IM失壓，故障線路失壓。

第2種方式：甲站10 kV系統(tǒng)經(jīng)小電抗接地，乙站10 kV系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地（接地變保護(hù)退出跳500開關(guān)出口）。

若乙站10 kV IM饋線發(fā)生接地故障時(shí)，乙站10 kV故障線路失壓，接地變開關(guān)跳閘，其他非故障線路可正常供電。若乙站10 kV ⅡM 饋線發(fā)生接地故障時(shí)，故障線路跳開后，接地變開關(guān)跳閘，其他非故障線路可正常供電。

若甲站10 kV饋線（非聯(lián)絡(luò)線F13）接地，由于甲站10 kV 饋線無零序保護(hù)，則乙站接地變跳開接地變開關(guān)后，故障仍存在，由甲站寧志小電抗選線裝置選線跳開故障線路，故障線路失壓。

第3 種方式：甲站10 kV 系統(tǒng)經(jīng)寧志小電抗接地，乙站10 kV系統(tǒng)不接地。

若乙站10 kV IM或ⅡM饋線發(fā)生接地時(shí)，甲站選線裝置選出聯(lián)絡(luò)線甲站F13接地，跳開F13線513開關(guān)，甲站F13失壓、乙站全站失壓。

若甲站10 kV饋線（非聯(lián)絡(luò)線F13）接地，由甲站寧志小電抗選線裝置選線跳開故障線路，故障線路失壓。

第4 種方式：甲站10 kV 系統(tǒng)不接地，乙站10 kV 系統(tǒng)經(jīng)經(jīng)小電阻接地。

若乙站10 kV IM饋線發(fā)生接地時(shí)，故障線路跳開后，動(dòng)作結(jié)束，故障線路失壓。若乙站10 kV ⅡM饋線發(fā)生接地時(shí)，故障線路跳開后，動(dòng)作結(jié)束，故障線路失壓。

若甲站10 kV（非聯(lián)絡(luò)線F13）饋線接地，由于甲站10 kV 饋線無零序保護(hù)，則乙站接地變跳開乙站10 kV母聯(lián)500開關(guān)、跳開接地變開關(guān)后，故障仍存在，由調(diào)度員手動(dòng)試漏切開故障線路，造成乙站10 kV IM失壓，故障線路失壓。

第5種方式：甲站10 kV系統(tǒng)不接地，乙站10 kV系統(tǒng)不接地。

若乙站10 kV IM饋線發(fā)生接地時(shí)，調(diào)度員快速切除故障起見，會(huì)手切乙站10 kV母聯(lián)500開關(guān)，造成乙站10 kV IM失壓。若乙站10 kV ⅡM饋線發(fā)生接地時(shí)，調(diào)度員快速切除故障起見，會(huì)手切乙站F22線522開關(guān)，造成乙站全站失壓。

若甲站10 kV（非聯(lián)絡(luò)線F13）饋線接地，調(diào)度員試漏切除甲站故障線路。

由以上5 種運(yùn)行方式下的故障后系統(tǒng)運(yùn)行分析可知，第2 種運(yùn)行方式下的停電范圍最小、故障隔離效率最高，第1、3、4 種運(yùn)行方式下須會(huì)造成停電范圍擴(kuò)大，第5 種運(yùn)行方式下須通過試錯(cuò)法排除接地故障線路，故障隔離時(shí)間更長(zhǎng)且會(huì)造成部分非故障線路短時(shí)停電。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作行為進(jìn)行深入分析，得出是由于不同原理的接地方式造成10 kV 整段母線失壓及接地變跳閘的結(jié)論，通過對(duì)比分析5 種不同轉(zhuǎn)電方式的失壓情況及故障隔離效率，提出采用甲站10 kV系統(tǒng)經(jīng)小電抗接地，乙站10 kV系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地，乙站接地變退出跳10 kV母聯(lián)500開關(guān)出口的轉(zhuǎn)電方式，達(dá)到最小范圍、高效率隔離故障的目的，為10 kV不同接地方式的轉(zhuǎn)電提供指導(dǎo)意義。