接地變運行方式與10kV備自投邏輯完善

吳澤峰

摘 要：以典型接線方式的變電站為例，隨著深圳電網的發展，特別是配網網架結構的完善以及城市規劃中電纜線路的不斷敷設，10kV配網線路多數為電纜出現，且逐漸實現環網運行。10kV系統中性點經小電阻接地（以下簡稱接地變）已成為當前變電站建設的主流，但現有的10kV備自投邏輯逐漸不適應接地變運行要求。本文通過分析現有10kV備自投方式下，10kV母線接地變運行方式與現有技術規范要求的差異，探討新的備自投邏輯功能的可能性。

關鍵詞：備自投 接地變 邏輯優化

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0026-02

隨著城市供電系統中10kV電纜線路的不斷普及，深圳地區10kV中性點接地方式由原有的中性點經消弧線圈接地逐漸向中性點經小電阻接地方式改變。由于社會供電需求日益增大，10kV供電系統的安全可靠性要求不斷提高，系統是否穩定運行，直接影響到廣大用戶的切身利益。當任何一段10kV母線失壓時，將可能導致一個片區的停電，此時若10kV備自投裝置能可靠而迅速地動作恢復失壓母線的供電，則能保證供電的可靠性及連續性。因此10kV備自投裝置能否可靠運行、正確動作具有著重要的意義。

1 接地變運行情況與10kV備自投裝置動作方式

典型變電站基本是采用三臺變壓器、10kV側單母線四分段接線形式，其中#2主變變低分裂運行，每臺主變所帶10kV母線均有且僅有一臺接地變運行，如圖1所示。

在這種接線形式下，對于10kV側，正常的運行方式為：

#1主變供10kV1M，#1接地變D01接10kV1M運行；#2主變供10kV2AM、10kV2BM，#2接地變D02接10kV 2AM運行；#3主變供10kV3M，#3接地變D03接10kV3M運行10kV分段開關在熱備用狀態。

該運行方式下10kV備自投裝置有6種運行方式：10kV1M失壓動作（均分、非均分），10kV2AM失壓動作，10kV2BM失壓動作，10kV3M失壓動作（均分、非均分）。

（1）自投方式一（均分）。檢測到10kV1M失壓且501開關無流，10kV 2AM、2BM、3M三相有壓時，延時斷開501開關，確認501開關分閘后，延時合上532開關并斷開502B開關，確認532開關合閘后，延時合上521開關。

（2）自投方式二（均分）。檢測到10kV 3M失壓且503開關無流，10kV 1M、2AM、2BM三相有壓時，延時斷開503開關，確認503開關分閘后，延時合上入521開關并斷開502A開關，確認521開關合閘后，延時合上532開關。

（3）自投方式三。檢測到10kV 2AM失壓、502A開關無流、10kV1M三相有壓時，延時斷開502A開關，確認502A開關分閘后，延時合上521開關。

（4）自投方式四。檢測到10kV 2BM失壓、502B開關無流、10kV 3M三相有壓時，延時斷開502B開關，確認502B開關分閘后，延時合上532開關。

（5）自投方式五（非均分）。檢測到10kV 1M失壓、501開關無流、10kV2AM三相有壓時，延時斷開501開關，確認501開關分閘后，延時合上521開關。

（6）自投方式六（非均分）。檢測到10kV 3M失壓、503開關無流、10kV 2BM三相有壓時，延時斷開503開關，確認503開關斷開后，延時合上532開關。

目前備自投裝置正常運行時通過均分壓板實現均分功能，均分功能投入與否與上級電源運行方式相關。

2 10kV備自投動作后運行方式

（1）自投方式一動作完成后。10kV 1M、2AM接于#2主變并列運行，#1接地變D01與#2接地變D02并列運行，有兩臺接地變在該母線上運行；10kV 2BM、3M接于#3主變并列運行，僅有#3接地變在該母線上運行。

（2）自投方式二動作完成后。10kV 1M、2AM接于#1主變并列運行，#1接地變D01與#2接地變D02并列運行，有兩臺接地變在該母線上運行；10kV 2BM、3M接于#2主變并列運行，僅有#3接地變在該母線上運行。

同理，我們可將自投方式4～6動作后的運行方式進行統計，現我們將備自投動作方式1～6動作后接地變的運行數量以進行統計，結果如表1所示。

3 接地變的作用和工作原理

根據深圳供電局有限公司接地變運行分析會議紀要，接地變不得并列運行，且10kV母線不得失去接地變保護，即：同一段母線上應有且僅有一臺接地變運行。

主變接線方式通常為YD型接線方式，沒有可供接地電阻的中性點，而接地變和消弧線圈則是人為地提供中性點的。在2006年以前，深圳電網配網線路以架空線路居多，線路發生瞬時故障概率較大，且電容電流較小，因此較多地采用消弧線圈的方式，消弧線圈采用補償容性電流的方式，降低單相接地故障對系統的影響，因此中性點經消弧線圈接地運行方式下，消弧線圈可以短時停運或并列運行。而隨著城市電網的迅速發展，電纜線路逐漸增多，線路發生瞬時故障概率降低，且電容電流越來越大，若不能及時切除故障，則會產生以下后果。

單相接地電弧發生間歇性的熄滅與重燃，會產生弧光接地過電壓，其幅值可達4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續時間長，會對電氣設備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿。

因此，在以電纜線路為主的城市電網中，更多地以中性點經小電阻接地運行方式為主，即接地變方式。由于接地變有電磁特性，對正序負序電流呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵磁電流。由于每個鐵心柱上兩段繞組繞向相反，同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。也既當系統發生接地故障時，在繞組中將流過正序、負序和零序電流。該繞組對正序和負序電流呈現高阻抗，而對零序電流來說，由于在同一相的兩繞組反極性串聯，其感應電動勢大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗，即接地變能夠更靈敏地反映零序電流的大小。而系統零序電流的大小與系統發生故障時的附加接地電阻和中性點接地電阻有關，即：endprint

I=3I0

當接地變并列運行時，流經其中一臺接地變的電流減小，即：

I=I1+I2=3I0

I=I-I2

因接地變的接地電阻大致相同，因此，可認為此時流經其中一臺接地變的零序電流為原來的1/2。

而接地變保護是以系統的零序電流大小為判斷條件的，當系統中兩臺接地變并列運行時，零序電流變小則會導致接地變保護靈敏度下降，對快速分斷接地短路故障不利，容易造成無法分斷接地短路故障的情況發生，使系統長期接地，對電氣設備的絕緣故障造成危害。

4 當前備自投邏輯的缺陷與改進措施

根據表1所示，當前備自投邏輯易造成接地變不正常運行，當備自投動作成功后，僅自投運行方式四能夠符合接地變的。因此，需要對當前備自投邏輯進行完善，通過相應自投邏輯中增加針對接地變的相應邏輯，使之符合接地變運行要求，如：

（1）自投運行方式一（修改）。檢測到10kV1M失壓且501開關無流，10kV 2AM、2BM、3M三相有壓時，延時斷開501開關，確認501開關分閘后，延時合上532開關并斷開502B開關，確認532開關合閘后，延時投入521開關并斷開D01開關；

（2）自投運行方式三（修改）。檢測到10kV 2AM失壓、502A開關無流、10kV 1M三相有壓時，延時斷開502A開關，確認502A開關分閘后，延時合上521開關并斷開D02開關；延時合上532開關并斷開502B開關。

其余邏輯也可做相應修改。

在相應備自投邏輯未進行優化前，則需要現場值班人員在發生10kV備自投裝置動作后，及時根據備自投裝置動作情況，更改相應接地變運行狀態。

5 結語

本文僅對10kV系統中性點經小電阻（接地變）運行方式下的10kV備自投邏輯進行了一定程度的探討，但未對接地變運行狀態改變后相應二次保護狀態進行全面思考，旨在提出現有10kV備自投裝置動作邏輯的局限性，并嘗試進一步完善備自投動作邏輯，以及提醒現場值班人員在處理引起備自投動作事故時，增加對接地變運行原則的相應考慮。

參考文獻

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