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(gè)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(diǎn)，同消弧線圈相結(jié)合，用于10kV發(fā)生接地時(shí)補(bǔ)償接地電容電流，消除接地點(diǎn)電弧。為了保護(hù)消弧線圈和接地變一般在接地變中性點(diǎn)加裝避雷器，以便在發(fā)生雷擊等情況中性點(diǎn)過(guò)電壓時(shí)保護(hù)消弧線圈和接地變。近年來(lái)中性點(diǎn)避雷器損壞的次數(shù)較多，接地變保護(hù)動(dòng)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(duì)其原因進(jìn)行分析。

2 保護(hù)動(dòng)作情況

110kV某變電所10kV #2接地變過(guò)流I段保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)接地變開(kāi)關(guān)。變電所的微機(jī)故障錄波器和#2接地變保護(hù)完整的記錄此過(guò)程，電壓電流及動(dòng)作情況如圖1所示， 、、在圖上未反映實(shí)際情況是這三個(gè)電壓一直對(duì)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(jì)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(dòng)元件動(dòng)作到#2接地變開(kāi)關(guān)跳開(kāi)即#2接地變 TWJ動(dòng)作約300ms，此期間A、C相電流互感器測(cè)得很大的電流并且?guī)缀跸嗤行е颠_(dá)1.16A，大于過(guò)流I段整定值1A，時(shí)間0.2s；#2接地變開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后故障仍持續(xù)200余ms。10kV開(kāi)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(diǎn)避雷器損壞嚴(yán)重，估計(jì)已擊穿，當(dāng)時(shí)天氣下暴雨而且有雷電。

3 保護(hù)動(dòng)作原因分析

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行方式和接地變結(jié)構(gòu)

本變電所一次系統(tǒng)運(yùn)行方式為#1主變帶10kVI段運(yùn)行，#2主變帶10kVII段運(yùn)行,10kV母分開(kāi)關(guān)熱備用，#1接地變掛10kVI段運(yùn)行，#2接地變掛10kVII段運(yùn)行，且#1、#2接地變中性點(diǎn)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(gè)匝數(shù)相等、繞相相同的繞組反極性串聯(lián)使通過(guò)線圈的電流大小相等，方向相反。其主要特點(diǎn)是：當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)即三相平衡負(fù)荷時(shí)，Z型變的勵(lì)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(shí)，則呈低阻狀態(tài)，變壓器對(duì)地能產(chǎn)生故障電流。由于Z型變具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、損耗小等優(yōu)勢(shì)，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(hù)動(dòng)作波形圖

3.2 系統(tǒng)運(yùn)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(diǎn)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(yùn)行方式發(fā)生變化：由中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)變?yōu)橹行渣c(diǎn)經(jīng)（?。╇娮杞拥叵到y(tǒng)，如圖2所示，這樣整個(gè)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(hù)跳閘動(dòng)作報(bào)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(guò)渡電阻Rt約為零，中性點(diǎn)電壓上升為相電壓10.5/1.732=6.062kV，因此可得中性點(diǎn)電阻即避雷器的衰減電阻為

3.3 故障原因及故障點(diǎn)分析

圖2 系統(tǒng)接地方式變化示意圖

當(dāng)B 相接地時(shí)無(wú)論接地點(diǎn)在接地變間隔、母線還是各條出線上，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的Z型接地變零序電流分布見(jiàn)圖3[2]，母線到接地變的電纜線路很短，其對(duì)地電容電流可以忽略不計(jì)，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(xì)電流分布圖分別為接地變接地見(jiàn)圖4和其他出線接地見(jiàn)圖5[3]。圖4、圖5中長(zhǎng)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(wú)論接地點(diǎn)在哪兒主變和接地變中流過(guò)電流是一樣的不能由它們判斷故障點(diǎn)。由于接地變CT安裝在開(kāi)關(guān)柜中，所以流過(guò)接地變CT的電流是不一樣的，如果接地點(diǎn)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(diǎn)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(hù)停用，所以由接地變保護(hù)電流中也無(wú)法判斷。

圖3 單相接地時(shí)Z型接地變零序電流分布圖

圖4 中性點(diǎn)經(jīng)（?。╇娮杞拥仉娋W(wǎng)中接地變單相接地時(shí)的電流分布圖

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

根據(jù)故障錄波圖和#2接地變保護(hù)動(dòng)作事件及波形圖，接地變跳開(kāi)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(duì)2#接地變相關(guān)設(shè)備做了全套試驗(yàn)，結(jié)果顯示除中性點(diǎn)避雷器外接地變間隔相關(guān)設(shè)備完好無(wú)損，故可判定故障點(diǎn)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(hù)停用，A、C相電流互感器只能測(cè)量到微小的電容電流，所以各出線過(guò)流保護(hù)不會(huì)動(dòng)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(shí)故障，而且在10kV開(kāi)關(guān)室中未發(fā)現(xiàn)任何異常和異味。后經(jīng)供電局對(duì)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(duì)線路避雷器試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)B相避雷器損壞。

4 結(jié)論

通過(guò)以上分析可知，由于接地變中性點(diǎn)避雷器擊穿或其他原因?qū)е陆^緣下降，使系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化：由中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)變?yōu)橹行渣c(diǎn)經(jīng)（?。╇娮杞拥叵到y(tǒng)后，當(dāng)10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，將導(dǎo)致接地變誤動(dòng)，所以接地變中性點(diǎn)避雷器應(yīng)該選用質(zhì)量好的抗雷擊能力強(qiáng)的產(chǎn)品。在實(shí)際檢查發(fā)現(xiàn)接地變中性點(diǎn)避雷器質(zhì)量不好比例較高甚至有一些參數(shù)匹配不對(duì)，因此在保護(hù)配置上接地變保護(hù)最好把A、B、C三相保護(hù)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(xiàng)站中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的方案與設(shè)計(jì)[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?cè)谥行渣c(diǎn)經(jīng)小電阻接地電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].繼電器,2006(14):15-19.