10kV不接地系統的零序保護方式

岳福崗，甄 明，張途晟

(黑龍江省火電第一工程公司，黑龍江哈爾濱150090)

1 故障現象及分析

亞美尼亞110/35/10 kV變電站改造工程是拆除原有舊設備，安裝新的國產設備。10 kV配電裝置采用江蘇東源開關柜，10 kV配電裝置有40多個供電回路，每個回路都有零序電流互感器，并配有南京深科博業MR301P通用型保護測控裝置。

在變電站改造完成投入運行一段時間后，發生了10 kV多個開關同時跳閘現象，到現場查看10 kV保護裝置故障記錄都是零序保護動作，其中有一條回路的零序電流比其它回路大。在對該回路檢查時發現其一次電纜有一相接地，其它兩相沒有接地，查看保護定值零序電流一次都是5A。

經分析:在中性點不接地系統中發生單相接地故障時，非故障線路零序電流的大小等于本線路的接地電容電流，故障線路零序電流的大小等于所有非故障線路的零序電流之和，也就是所有非故障線路的接地電容電流之和。通常故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大，這樣由于每個回路的電纜長度不同、電纜截面不同，每個回路的對地電容電流就不同。

2 判斷故障的幾種方法

2.1 利用零序電壓判斷接地線路

用10 kV母線上的電壓互感器，其一次線圈接成星形，二次繞組有兩個線圈，一個接成星形、另一個接成開口三角形，分別供給電壓互感器柜上所配的DMR381P電壓互感器保護測控裝置保護測量電壓、零序電壓。系統正常時，三相電壓正常，三相電壓之和為零，開口三角形的二次線圈電壓為零，DMR381P電壓互感器保護測控裝置不動作。當發生單相接地故障時，開口三角形的二次端出現零序電壓，DMR381P電壓互感器保護測控裝置零序電壓大于設定值時，經可設定的延時時間，保護動作，發出系統接地故障的報警預告信號，聲光報警通知運行人員會及時趕到配電間，檢查各條線路的綜合保護裝置的零序電流。這種方法找故障的線路時間長不能迅速跳開故障回路，所以不采用。

2.2 利用MR301P通用型保護測控裝置中零序電流保護

在中性點不接地的電網中發生單相接地故障時，非故障線路零序電流的大小等于本線路的接地電容電流。根據這一原則，利用MR301P通用型保護測控裝置零序電流保護區分出接地故障線路。這樣首先根據每條線路的長度、截面由公式計算出對地的電容電流給出相應的零序保護定值每條線路不一樣。當線路發生單相接地時，會產生零序電流，零序電流由專用的零序互感器輸入裝置，當零序電流大于設定的零序電流定值時，經可設定的延時時間，保護動作，跳開關。這種方法需要計算出每條線路的電容電流。由于10 kV出線回路較多，并且每個線路到下一級變電站，又是T接出其它線路，又是電纜，又是架空線路長度截面，不好統計，情況復雜，不利于計算，即使計算出來也不十分準確，會造成開關誤動現象，所以這種方法也不被采用。

2.3 利用MR301P通用型保護測控裝置中零序電流帶方向保護(零序功率原理)

在中性點不接地的電網中發生單相接地故障時，非故障線路的零序電流超前零序電壓90°，故障線路的零序電流滯后零序電壓90°，故障線路的零序電流與非故障線路的零序電流相位相差180°。根據這一原則，可以利用零序方向元件區分出接地故障線路。對不接地電網，可采用零序電壓、零序電流的基波分量作判據，如圖1所示［1］。

圖1 單相接地時，三相系統中電容、電流的分布

當饋出線正常運行時，由于線路與大地間存在分布電容，因此零序電流(3I0)超前零序電壓(3U0)90°，其方向為母線流向線路;當饋出線發生單相接地時，該線路始端的零序電流(3I0)為整個電網非故障元件的零序電容電流之和，其方向流向母線。因此，保護測控裝置單相接地選線的判斷條件為:

1)零序電流(3I0)大于設定值。

2)零序電壓(3U0)大于設定值。

3)零序功率方向滿足。

滿足上述條件且經過設定時間，接地保護動作，跳開相應回路，如圖2所示。采用這種保護方式可以滿足電網的要求，提高系統運行穩定性。

圖2 動作區圖

3 一次零序電流互感器電纜接線的注意事項

3.1 零序電流互感器穿過電力電纜和接地線時，不論零序電流互感器與電纜頭接地線的相對位置如何，零序電流互感器與接地線的關系應掌握一個原則:電纜兩端端部接地線與電纜金屬護層、大地形成的閉合回路不得與零序電流互感器匝鏈，即當電纜接地線在零序電流互感器以下時，接地線應直接接地;接地線在零序電流互感器以上時，接地線應穿過零序電流互感器接地，同時，由電纜頭至零序電流互感器的一段電纜金屬護層和接地線應對地絕緣，對地絕緣電阻值應不低于50 kΩ，防止電纜接地時的零序電流在零序電流互感器前面泄漏，造成誤判斷。

3.2 零序電流互感器的極性。各配電線路的零序電流互感器的極性必須一致，并滿足廠家要求(一般沿配電盤柜向線路方向流出為正)。

3.3 某些線路出線為雙電纜時。為保證線路零序電流的準確測量，每條出線電纜應盡可能采用一根電纜，對負荷較大的線路可采用大截面銅心電纜;采用雙電纜并列時，應盡可能選用內徑較大的零序電流互感器，將兩根電纜同時穿入零序互感器。

4 整體調試

安裝完畢，一、二次線接完后，10 kV配電裝置沒送電之前必須做好系統調試，以利于及時發現施工中存在的問題。

1)在10 kV配電間母線電壓互感器柜內將電壓互感器拉至檢修位，斷開二次插頭，防止二次加壓反到一次帶電。

2)用繼電保護綜合測試儀電流電壓測試項，將TV開口三角的零序電壓引出線a相頭(極性端)引出線接繼電保護綜合測試儀A相電壓輸出端子、將TV開口三角的零序電壓引出線c相尾(非極性端)引出線接繼電保護綜合測試儀N相電壓輸出端子，模擬零序電壓。

3)將一跟導線穿過零序電流互感器，導線一端接繼電保護綜合測試儀A相電流輸出端子，另一端接繼電保護綜合測試儀N相電電流輸出端子，摸擬一次零序電流，方向是由母線流向線路。

4)打開繼電保護綜合測試儀調整電流電壓幅值輸入所給電流電壓定值，使電流超前電壓90°，調整電流電壓保護不動，使電流滯后電壓90°，調整電流電壓保護動作，跳開關，這說明保護動作正確，滿足要求，可以投入使用。

5 結束語

通過上述分析，10 kV不接地系統零序保護方 式最佳方案為零序電流帶方向保護與零序電壓報 警系統的結合使用，這樣，即使發生單相接地，零序 電流也不一定滿足零序電流定值或方向要求而產 生保護拒動，而且，這時零序電壓報警系統會通知 運行人員進行故障處理，避免了事故勢態擴大，提 高了系統運行穩定性。

［1］霍利民.電力系統繼電保護［M］.北京:中國電力出版社，2008.