110kV施家沖變多模接地系統與小電流接地選線裝置運行定值分析及優化使用方案

楊萬錦

摘要：貴州電網有限責任公司凱里供電局110kV施家沖變采用了基于自適應捕捉特征頻帶內暫態零序電流特點選線原理的小電流接地選線裝置和小電阻與消弧線圈聯合使用的多模接地系統兩套設備來實現10kV配網發生單相接地故障時的快速、準確判別和隔離，現行兩套設備的運行定值存在不合理情況，未能更好地發揮其優勢，通過分析制定優化方案。

關鍵詞：小電流接地選線裝置；多模接地系統；單相接地故障；運行定值；電力設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM762 文章編號：1009-2374（2017）06-0038-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.019

我局110kV施家沖變隨著配電網的容量越來越大、對配電網的供電可靠性要求越來越高、對人身和設備安全要求更高，為提高10kV配網運行的可靠性，目前110kV施家沖變采用了小電流接地選線裝置和多模接地系統兩套設備來實現10kV配網發生單相接地故障時的快速、準確判別和隔離。現行兩套設備的運行定值存在不合理情況，不能更好地發揮其優勢，通過分析制定優化方案。

1 多模接地系統與小電流接地選線裝置運行分析

110kV施家沖變多模接地系統是基于短時可控電抗器技術的智能配網多模接地系統，當發生瞬時性接地故障短時投入接地變中性點消弧線圈以補償接地電容電流，使瞬時性接地故障消除；當發生永久性接地故障時投入接地變中性點小電阻，通過對應間隔保護裝置的零序過流保護來準確選線并隔離故障。多模接地系統接線原理圖如圖1所示：

當多模接地系統的小電阻投入時，消弧線圈是退出的，假設A相發生單相接地故障，根據對稱分量法，復合序網圖如圖2（a）所示：

其中Z1為正序阻抗、Z2為負序阻抗、Xco為系統對地容抗、RN為多模接地系統的小電阻、Rg為發生單相接地故障點的過渡電阻。由復合序網圖2（a），發生單相接地故障時系統對地容抗Xco和多模接地系統的小電阻RN是一個并聯回路，正序阻抗Z1、負序阻抗Z2相對較小，在忽略正、負序阻抗情況下，等值序網圖可簡化成圖2（b），發生單相接地故障時故障線路的零序電流主要與系統對地容抗Xco、多模接地系統的小電阻RN、接地故障點的過渡電阻Rg有關，當發生金屬性接地故障時，Rg為零，故障線路的零序電流為流經小電阻的零序電流和非故障線路的電容電流總和的矢量和，由于流經小電阻的零序電流為電阻性，非故障線路的電容電流總和為容性，其相位差為90度，兩者的矢量和為其均方根值。

110kV施家沖變多模接地系統的小電阻RN值為15歐姆，發生金屬性接地故障時流經小電阻的零序電流3Io=Eo/RN=6000/15=400A，其中Eo為10kV系統的相電壓6kV。而110kV施家沖變10kV系統的電容電流由現場的多模接地系統實測得到為40A左右。10kV系統電容電流的數值為發生金屬性接地故障時流經小電阻的零序電流的1/10，且發生金屬性接地故障時故障線路的容性零序電流為非故障線路的電容電流總和實際比10kV全系統的電容電流還要小，在與流經小電阻的零序電流做均方根計算時可以忽略不計。也就是說10kV線路發生金屬性接地故障時的零序電流基本為流經小電阻的零序電流400A。110kV施家沖變10kV線路間隔的零序過流保護采集的零序電流為變比為50/1的專用零序電流互感器，400A的一次電流折算到二次為400/50=8A。按發生金屬性接地故障有足夠靈敏度整定，故障線路的零序過流保護定值為Ioset=IoL/KLM，其中IoL為計算的8A，KLM靈敏系數取1.5～2，考慮到接地故障電流容易受接地點過渡電阻的影響而保護拒動，取KLM=2，10kV線路的零序過流保護定值整定為Ioset=8/2=4A。

110kV施家沖變小電流接地選線裝置采用零序電壓啟動，基于小電流系統的發生單相接地故障時，故障線路的零序電流最大，零序電流相位與非故障相反向的主要原理進行選線，現場110kV施家沖變小電流接地選線裝置的零序電壓啟動值整定為30V，接地告警為5秒，跳閘時間為10秒，但跳閘出口未投，主要作為接地告警發信。可以投入小電流接地選線裝置跳閘出口，實現對單相接地故障的有效隔離。

2 多模接地系統與小電流接地選線裝置優化使用方案

第一，原10kV線路的零序過流保護定值為2A，KLM靈敏系數取值為4，過于靈敏，建議按KLM靈敏系數取值為2、將10kV線路的零序過流保護定值整定為4A。原零序過流動作時間為0.3秒不變、零序加速0.15秒不變。

第二，規程規定10kV系統的不平衡度正常值不大于1.5%，極限允許值不超過15%，考慮到接地故障開口零序電壓容易受接地點過渡電阻的影響，且為了盡可能提高對接地故障反應的靈敏度，建議將零序電壓啟動值整定為18V，即不平衡度為18%時進行接地報警。同時投入小電流選線裝置的跳閘出口，但將出口時間由10秒調整為13秒，躲過多模接地系統發生接地后10秒投入小電阻，0.3秒的10kV線路零序過流保護動作時間，10kV線路1.5秒的重合閘動作時間，0.15秒的10kV線路零序加速時間共10+0.3+1.5+0.15=11.95秒，保護判別與開關分合閘時間不到1秒，即整個多模接地系統判別接地到故障切除不到13秒，讓小電流接地選線裝置作為多模接地系統對經過渡電阻接地故障靈敏度不夠以及多模接地系統故障不能有效隔離單相接地故障的后備保護。

參考文獻

[1] 陳麗銘.經小電阻接地系統繼電保護的配置及整定[J].湖北電力，2004，28（1）.

（責任編輯：黃銀芳）