一起接地變保護動作跳閘原因的分析

盧純義 張 良 楊金飛

（金華電業(yè)局，浙江 金華 321001）

1 引言

110kV變電站內(nèi)現(xiàn)在一般采用接地變作為10kV站用變，它一般有兩個用途：①供給變電站使用的低壓交流電源；②是在10kV側(cè)形成人為的中性點，同消弧線圈相結(jié)合，用于10kV發(fā)生接地時補償接地電容電流，消除接地點電弧。為了保護消弧線圈和接地變一般在接地變中性點加裝避雷器，以便在發(fā)生雷擊等情況中性點過電壓時保護消弧線圈和接地變。近年來中性點避雷器損壞的次數(shù)較多，接地變保護動作也較多，特別是今年天氣異常雷雨天氣較多，發(fā)生的頻率較高，我對其原因進行分析。

2 保護動作情況

110kV某變電所10kV #2接地變過流I段保護動作，跳開接地變開關(guān)。變電所的微機故障錄波器和#2接地變保護完整的記錄此過程，電壓電流及動作情況如圖1所示， 、、在圖上未反映實際情況是這三個電壓一直對稱，從波形圖上可知10kV系統(tǒng)B相從發(fā)生故障到故障消失共計800ms左右，其中B相從不完全接地到完全接地約260ms，而從完全接地#2接地變 啟動元件動作到#2接地變開關(guān)跳開即#2接地變 TWJ動作約300ms，此期間A、C相電流互感器測得很大的電流并且?guī)缀跸嗤行е颠_1.16A，大于過流I段整定值1A，時間0.2s；#2接地變開關(guān)跳開后故障仍持續(xù)200余ms。10kV開關(guān)室中未發(fā)現(xiàn)任何異常和異味，2#接地變小室有異味，發(fā)現(xiàn)其中性點避雷器損壞嚴重，估計已擊穿，當(dāng)時天氣下暴雨而且有雷電。

3 保護動作原因分析

3.1 系統(tǒng)運行方式和接地變結(jié)構(gòu)

本變電所一次系統(tǒng)運行方式為#1主變帶10kVI段運行，#2主變帶10kVII段運行,10kV母分開關(guān)熱備用，#1接地變掛10kVI段運行，#2接地變掛10kVII段運行，且#1、#2接地變中性點經(jīng)消弧線圈接地。#1、#2接地變都為Z型接地變，其鐵芯為三相三柱式，每一鐵芯柱上有兩個匝數(shù)相等、繞相相同的繞組反極性串聯(lián)使通過線圈的電流大小相等，方向相反。其主要特點是：當(dāng)電網(wǎng)正常運行時即三相平衡負荷時，Z型變的勵磁電流很小，故損耗很小，呈高阻狀態(tài)；當(dāng)發(fā)生單相接地故障產(chǎn)生零序電壓時，則呈低阻狀態(tài)，變壓器對地能產(chǎn)生故障電流。由于Z型變具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、損耗小等優(yōu)勢，因而Z型變作為接地系統(tǒng)的輔助設(shè)備得以廣泛應(yīng)用[1]。

圖1 #2接地變保護動作波形圖

3.2 系統(tǒng)運行方式變化

消弧線圈與避雷器并聯(lián)接在接地變高壓側(cè)中性點上，由于避雷器著雷擊等原因絕緣下降使得R0＜＜：R0，擊穿后的避雷器電阻；L，消弧線圈的電感，使系統(tǒng)運行方式發(fā)生變化：由中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)變?yōu)橹行渣c經(jīng)（小）電阻接地系統(tǒng)，如圖2所示，這樣整個10kV II段系統(tǒng)由不接地系統(tǒng)變?yōu)榻拥叵到y(tǒng)，接地電阻較小。根據(jù)保護跳閘動作報文：二次電流1.16A折算到一次得接地變繞組中的相電流（主要是零序電流）為1.15×800/5=185.6A，B相幾乎金屬性接地，過渡電阻Rt約為零，中性點電壓上升為相電壓10.5/1.732=6.062kV，因此可得中性點電阻即避雷器的衰減電阻為

3.3 故障原因及故障點分析

圖2 系統(tǒng)接地方式變化示意圖

當(dāng)B 相接地時無論接地點在接地變間隔、母線還是各條出線上，中性點經(jīng)電阻接地的Z型接地變零序電流分布見圖3[2]，母線到接地變的電纜線路很短，其對地電容電流可以忽略不計，發(fā)生B相接地故障后，接地變A、C相的電流基本為零序電流，所以這兩相的電流幾乎相同。根據(jù)發(fā)生單相接地的不同位置，其詳細電流分布圖分別為接地變接地見圖4和其他出線接地見圖5[3]。圖4、圖5中長箭頭表示電容電流，短箭頭表示故障電流，根據(jù)圖4、圖5可知無論接地點在哪兒主變和接地變中流過電流是一樣的不能由它們判斷故障點。由于接地變CT安裝在開關(guān)柜中，所以流過接地變CT的電流是不一樣的，如果接地點在接地變間隔那么接地變二次B相電流是其他兩相的兩倍，如果接地點在各出線上那么接地變二次B相電流和其他兩相電流相等。由于接地變上B 相未安裝電流互感器并且零序電流保護停用，所以由接地變保護電流中也無法判斷。

圖3 單相接地時Z型接地變零序電流分布圖

圖4 中性點經(jīng)（小）電阻接地電網(wǎng)中接地變單相接地時的電流分布圖

圖5 中性點經(jīng)（小）電阻接地電網(wǎng)中出線單相接地時的電流分布圖

根據(jù)故障錄波圖和#2接地變保護動作事件及波形圖，接地變跳開后，母線電壓并未恢復(fù)正常，故障依然持續(xù)200余毫秒，加上高試人員對2#接地變相關(guān)設(shè)備做了全套試驗，結(jié)果顯示除中性點避雷器外接地變間隔相關(guān)設(shè)備完好無損，故可判定故障點不在接地變間隔，應(yīng)該在母線或其中一條出線的B相上，由于各條10kV出線上B 相也都未安裝電流互感器并且零序電流保護停用，A、C相電流互感器只能測量到微小的電容電流，所以各出線過流保護不會動作也不知道故障線路。母線故障的可能性非常小，如果是母線故障不可能是暫時故障，而且在10kV開關(guān)室中未發(fā)現(xiàn)任何異常和異味。后經(jīng)供電局對可能出現(xiàn)故障的10kV出線檢查發(fā)現(xiàn)一出線線路上B相有明顯放電痕跡，對線路避雷器試驗發(fā)現(xiàn)B相避雷器損壞。

4 結(jié)論

通過以上分析可知，由于接地變中性點避雷器擊穿或其他原因?qū)е陆^緣下降，使系統(tǒng)運行方式發(fā)生變化：由中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)變?yōu)橹行渣c經(jīng)（小）電阻接地系統(tǒng)后，當(dāng)10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，將導(dǎo)致接地變誤動，所以接地變中性點避雷器應(yīng)該選用質(zhì)量好的抗雷擊能力強的產(chǎn)品。在實際檢查發(fā)現(xiàn)接地變中性點避雷器質(zhì)量不好比例較高甚至有一些參數(shù)匹配不對，因此在保護配置上接地變保護最好把A、B、C三相保護都配齊以便故障快速隔離和故障原因的查找。

[1] 于立濤等.浦項站中性點經(jīng)小電阻接地的方案與設(shè)計[J].繼電器,2004(20):43-45.

[2] 陳建華.接地變壓器的應(yīng)用[J].甘肅電力技術(shù), 2007(6):10-14.

[3] 賀春等.Z型變在中性點經(jīng)小電阻接地電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].繼電器,2006(14):15-19.