唐映媚

（廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東 廣州510080）

在國內(nèi)早期電力系統(tǒng)里，6kV、10kV、35kV 系統(tǒng)大多采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。因?yàn)橥ǔＶ髯兊蛪簜?cè)都為三角形繞組接法，沒有接地中性點(diǎn)。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，電容電流比較小，則不會(huì)引起間歇性電弧發(fā)生，那些瞬時(shí)性接地故障能自行消失。但隨著國內(nèi)電網(wǎng)發(fā)展擴(kuò)大，變電站供電線路變長，電纜出線增多，用電負(fù)荷增加，系統(tǒng)對(duì)地電容電流也增大了，導(dǎo)致單相接地后流經(jīng)故障點(diǎn)的電容電流會(huì)變得較大，單相接地發(fā)生間歇性弧光，產(chǎn)生弧光接地過電壓，嚴(yán)重會(huì)擊穿電氣設(shè)備絕緣，危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。接地變的提出使用就是為了給不接地系統(tǒng)人為制造的一個(gè)中性點(diǎn)，便于采用消弧線圈或小電阻的接地方式，來減少系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的電容電流，保證供電的穩(wěn)定和電力系統(tǒng)的安全。

1 接地變壓器作用

我國的接地變壓器通常采用Z 型接線，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)候，繞組會(huì)流過正序，負(fù)序和零序電流。對(duì)于正序和負(fù)序電流，繞組會(huì)呈現(xiàn)高阻抗，而對(duì)于零序電流而言，由于同一相鐵芯上的兩個(gè)繞組反極性串聯(lián)，感應(yīng)電動(dòng)勢大小相等，方向相反，產(chǎn)生的磁通相互抵消，繞組呈低阻抗性，為零序電流提供了有效通路，使得零序過流保護(hù)可靠動(dòng)作。

為了考慮節(jié)省投資和變電所空間，現(xiàn)在新建變電站為了保證供電穩(wěn)定，采用的是站用變和接地變分開方式運(yùn)行，現(xiàn)在國內(nèi)接地變壓器的接地方式主要是中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地和經(jīng)消弧線圈的接地方式。

經(jīng)消弧線圈接地方式在發(fā)生單相故障時(shí)，經(jīng)消弧線圈產(chǎn)生與電容電流方向相反的電感電流，對(duì)接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，避免了弧光過電壓的產(chǎn)生，使流過接地點(diǎn)電流減小到自行熄滅的范圍，可帶著故障短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，在最大程度上保證了供電的可靠性。但如今電網(wǎng)越發(fā)復(fù)雜，一旦補(bǔ)償?shù)膮?shù)不合理就容易出現(xiàn)諧振過電壓較高的情況，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式逐漸不能滿足要求。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地開始提出并投入應(yīng)用，接地變壓器中性點(diǎn)電阻接地方式的優(yōu)點(diǎn)在于不僅能限制單相接地電容電流，還能通過接地電流來啟動(dòng)零序保護(hù)，選出故障線路，快速地把故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，降低了電氣設(shè)備選型時(shí)的耐壓水平，也避免了管理和運(yùn)行消弧線圈帶來麻煩。

2 接地變保護(hù)的配置及整定計(jì)算

2.1 接地變保護(hù)的配置

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的接地變保護(hù)一般設(shè)置兩段電流保護(hù)，很多時(shí)候考慮投資和場地因素，直接在站用變保護(hù)測控裝置上給接地變提供兩段式過流保護(hù)和過負(fù)荷告警功能。如果是經(jīng)中性點(diǎn)電阻的接地方式的接地變，則必須需配置專用的站用變保護(hù)測控裝置，除了設(shè)置兩段式過流保護(hù)和過負(fù)荷告警，還需設(shè)置兩段式零序過流保護(hù)用于單相接地故障跳閘。

電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T58 2007《3-110kV 電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》規(guī)定，[1]接地變壓器保護(hù)整定與運(yùn)行要兼顧靈敏性，速動(dòng)性和選擇性。接地變壓器中性點(diǎn)上裝設(shè)零序電流Ⅰ段、零序電流Ⅱ段保護(hù)，作為接地變壓器單相接地故障的主保護(hù)和系統(tǒng)各元件的總后備保護(hù)。采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的接線方式，其他間隔也應(yīng)增加零序過流保護(hù)的功能，在系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，各零序保護(hù)電流均能配合可靠動(dòng)作，最小范圍內(nèi)快速將故障設(shè)備切除。

接地變僅有中性點(diǎn)裝有零序CT 時(shí)候，在中性點(diǎn)上裝設(shè)兩段零序過流保護(hù)。零序過流Ⅰ段動(dòng)作跳母聯(lián)開關(guān)，零序過流Ⅱ段動(dòng)作跳供電同側(cè)開關(guān)?，F(xiàn)在廣東省不少變電站的設(shè)計(jì)會(huì)為接地變電源側(cè)配個(gè)開關(guān)，同時(shí)配個(gè)零序CT 來增加保護(hù)范圍，提高保護(hù)選擇性。保護(hù)可以按如下設(shè)置，在高壓側(cè)零序CT 上裝設(shè)零序電流Ⅰ段，當(dāng)發(fā)生電流不平衡或者接地故障時(shí)候跳接地變電源側(cè)開關(guān)，同時(shí)不閉鎖備自投。在中性點(diǎn)零序CT 上零序電流Ⅱ段，設(shè)置兩時(shí)限，先跳母聯(lián)，再跳供電所的低壓側(cè)開關(guān)和接地變電源側(cè)開關(guān)，同時(shí)閉鎖備自投。這樣的保護(hù)配置無論是接地變中性點(diǎn)側(cè)發(fā)生單相接地故障還是電源側(cè)發(fā)生接地故障，都可以快速有效切除故障，同時(shí)又不會(huì)擴(kuò)大故障范圍。零序過流Ⅰ段動(dòng)作延時(shí)上比同一母線上除接地變壓器外所有設(shè)備保護(hù)Ⅰ段最長延時(shí)定值上有個(gè)加0.2s 到0.5s 的時(shí)間差，零序過流Ⅱ段則在零序過流Ⅰ段的時(shí)間加0.3s 到0.5s 時(shí)間差。

接地變一般設(shè)置兩段電流保護(hù)，一段過流速斷保護(hù)、一段過流保護(hù)。為了保證充電合閘時(shí)間，躲過勵(lì)磁涌流，速斷保護(hù)一般設(shè)置10 到14 倍接地變額定電流。過流保護(hù)則按2 倍到4 倍之間的接地變額定電流設(shè)置，躲過可能出現(xiàn)非故障相出現(xiàn)最大電流、如果接地變低壓側(cè)有負(fù)荷，且考慮對(duì)接地變低壓側(cè)有靈敏度。

2.2 接地變保護(hù)的整定計(jì)算

下文以深圳某變電站的中性點(diǎn)電阻接地方式的接地變?yōu)槔噪娏π袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T58 2007《3-110kV 電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》為依據(jù)，給站內(nèi)接地變進(jìn)行保護(hù)整定計(jì)算，給出繼電保護(hù)定值單。

案例：深圳某110kV 變電站，該變電站有兩臺(tái)容量為50MVA 的主變，高壓側(cè)110kV，低壓側(cè)為35kV 單母線分段接線，接地變兩條35kV 母線各一臺(tái)。變電站接地方式為中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，沒有帶負(fù)荷。接地變的參數(shù)和短路計(jì)算分別如表1、表2。

表1 接地變參數(shù)

短路方式 接地變35kV 電源側(cè)短路電流(kA) 大方式三相短路電流 6.408238739 小方式三相短路電流 6.133671906 大方式兩相短路電流 5.549534748 小方式兩相短路電流 5.311759871

2.2.1 瞬時(shí)過流保護(hù)

瞬時(shí)過流保護(hù)不經(jīng)電壓閉鎖，按躲過變壓器勵(lì)磁涌流整定，整定瞬時(shí)動(dòng)作值為：

式中：KK- 可靠系數(shù)，取12；Ie- 變壓器二次額定電流；nct-CT變比。

動(dòng)作時(shí)間及出口方式：0.0 秒，跳各側(cè)開關(guān)。

靈敏系數(shù)校驗(yàn)：

式中：KK- 可靠系數(shù)，取3.5；Ie- 變壓器二次額定電流；nCT-CT 變比。

動(dòng)作時(shí)間及出口方式：考慮對(duì)地靈敏度，動(dòng)作時(shí)間取1.2秒，跳各側(cè)開關(guān)。

式中為接地變電源側(cè)小方式兩相短路電流5300A。

靈敏系數(shù)大于1.5，動(dòng)作值滿足靈敏要求。

2.2.3 過負(fù)荷告警

過負(fù)荷報(bào)警電流值按1.2 倍接地變額定電流整定：

過負(fù)荷報(bào)警延時(shí)：10.0S。

2.2.4 零序過流保護(hù)

接地變35kV 側(cè)中性點(diǎn)接地電阻為33.70Ω，35kV 系統(tǒng)的單相接地電流為；

規(guī)范要求零序過流靈敏系數(shù)要大于2，為了與各間隔配合，考慮有6 倍的靈敏度，零序CT 變比為50/1,有高壓側(cè)零序過流保護(hù)動(dòng)作值為。

動(dòng)作時(shí)間及出口方式：第一時(shí)限取0.3S，跳電源側(cè)開關(guān)，同時(shí)不閉鎖備自投。

2.2.5 中性點(diǎn)接地過流保護(hù)

為了與各間隔配合，考慮有5 倍的靈敏度，中性點(diǎn)零序CT變比為300/1,有中性點(diǎn)接地延時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作值為；

動(dòng)作時(shí)間及出口方式：考慮與各間隔零序配合，形成級(jí)差。第一時(shí)限取0.5S，跳母聯(lián)，同時(shí)閉鎖備自投。第二時(shí)限取0.8S，跳變低開關(guān)和本開關(guān)，同時(shí)閉鎖備自投

綜合上述整定過程，此處可以給水35kV 接地變保護(hù)定值單，詳見表3。

表3 接地變保護(hù)定值單

結(jié)束語

接地變選擇哪種接地方式都是各有優(yōu)缺點(diǎn)，且直接影響電網(wǎng)的絕緣水平和供電的可靠性，連續(xù)性，它與過電壓水平，保護(hù)配置，電壓等級(jí)等有關(guān)，應(yīng)按根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際情況選擇。接地變中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式將接地變保護(hù)在具體整定上，還需與其他間隔的零序保護(hù)進(jìn)行配合。在系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，各零序保護(hù)電流才能相互配合，可靠動(dòng)作，快速將故障設(shè)備切除，保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。