10 kV線路接地零序保護不動作原因分析

摘 要：隨著我國電網的快速發展，在目前的廣東城市配電網中主要是以電纜和架空線同時存在的混合型網絡的10 kV電網。接地故障主要存在于中性點接地的電網中，本文以某變電站10 kV小電阻接地系統為背景，針對出現的10 kV小電阻接地系統中，10 kV線路接地零序保護不動作的現象進行分析

關鍵詞：10 kV線路 接地 零序保護不動作 分析

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0118-01

隨著電力負荷的不斷增長，城市電網的建設要不斷擴大電網規模，架空線路及電纜總長度不斷增加，導致10 kV系統的輸電線路對地電容電流不斷增加，系統越來越復雜。以惠州電網中110 kV沙田站為例，在不影響線路運行的情況下，用詳細的綜合的排除法，分析了10 kV線路接地零序保護不動作現象的原因。

1 事件概況

在2012年的7月24日，由于受到臺風暴雨的影響，供電所巡線工作人員發現正在運行的沙田站10kV田頭線F10、花塘線F6在不同時段分別發生了樹木直接折壓在10 kV輸電導線上的故障，田頭線F10、花塘線F6在帶電運行狀態，均為單相接地，樹枝及線路未發現放電痕跡，保護均未跳閘的異常現象。

基本情況：沙田站10 kV系統中性點采用了小電阻經曲折接地變中性點接地，其阻值為16Ω，F6掛在I母，F10上掛在II母，折枝壓在導線上的位置與變電站出線柜相隔約為2公里。

2 對10 kV線路接地零序保護不動作的原因分析

根據零序保護動作的條件，當線路發生接地時，可能造成10 kV饋線保護裝置零序保護沒有動作的原因如下。

2.1 保護裝置整定或其二次回路故障

（1）饋線保護裝置零序保護回路接線錯誤。

（2）饋線保護裝置故障、定值整定錯誤、壓板投退錯誤。

2.2 零序電流值達不到i0>I0zd，t>T0整定的動作條件，即i0

根據10 kV線路零序保護動作的充分必要條件（i0>I0zd，t>T0），由于樹枝長期壓在線路上，接地時間t遠遠大于整定值T0（T=0.8 m），t滿足>T0的條件；而I0=U0/Z0≈U/Z0，U為系統電壓，基本不變，影響I0的就基本只有線路接地的綜合零序阻抗Z0了，而Z0由接地變中性點電阻Z0r+線路阻抗Z0l+線路接地過渡阻抗（包括地網阻抗）Z0j，即Z0=Z0r+Z0l+Z0j>Z0zd

針對以上原因，繼保專業人員對站內各站相關設備進行檢查、試驗。

（1）繼保人員分別對F10與F6保護二次回路及站內故障錄波、10 kV母線接地信號繼電器進行檢查，結果如下。

①F10與F6零序保護回路接線與設計圖紙一致，采用三相疊加后串進保護零序回路，回路正確。②現場核對裝置定值與調度下發的定值完全一致，保護定值整定正確，軟硬壓板檢查后與運行要求一致，壓板投退正確。③為驗證保護裝置零序保護動作正確性，在線路帶負荷運行狀態下，向調度申請臨時退出兩條線路保護裝置跳閘壓板進行試驗。在征得同意后，檢查保護采樣電流正確，退出跳閘壓板，短接一相CT二次電流回路，使保護裝置能夠采集到零序電流，且該零序電流剛好達到零序保護II、III段動作值，保護裝置的報文顯示零序II、III段動作，發跳閘命令，零序保護動作行為正確。④對站內后臺接地信號進行檢查，發現當天無接地告警信號，于是對10 kV母線絕緣檢查繼電器信號進行試驗，繼電器在加入模擬接地時的零序電壓3U0達到整定值20 V時動作，并發出母線接地信號到監控后臺。10 kV母線絕緣檢查繼電器監測功能正常。

繼保人員的上述檢查可以排除由于保護裝置整定或其二次回路故障等引起保護不動作行為，也排除了由保護定值執行錯誤，壓板投退錯誤導致的保護不動作原因。

（2）對于零序電流值達不到i0>I0dz，t>T0整定的動作條件，即Z0=Z0r+Z0l+Z0j>Z0zd的可能情況，繼保專業人員到沙田站內以及線路接地故障的地點進行調查。檢查情況如下。

檢查沙田站故障錄波器時，發現F12在8月16日曾經發生零序Ⅱ段動作，而F12和F10掛在同一段母線上，共用一臺接地變，該F12線路零序保護能夠動作跳閘，與此同時，接地變有相應的啟動報告，故障錄波器也錄到有零序電流的錄波文件，說明接地變保護正常，接地變及接地電阻Zr正常。排除由于接地變或接地電阻Z0r損壞導致不能形成零序回路，產生零序電流的原因，同時線路無斷線現象，Z0L也在正常的阻抗值范圍內。

由此判斷，導致F10和F6樹木碰線保護不動原因，就剩下線路經高阻接地這一個原因，為了確定這一原因，我們做了進一步檢查。

①查看站內故障錄波器7月24日的故障錄波記錄，未發現有接地變的零序電流及10kVPT的3U0接地告警電壓啟動的故障錄波記錄，即為產生足夠大的零序電壓3U0。②查看#1、2接地變的保護裝置動作報文，也未發現#1、2接地變保護有動作及啟動報告， 接地變作為線路零序保護的后備保護，當變電站10 kV線路發生接地故障時，如果線路保護拒動，接地變保護會動作跳閘。檢查#1、2接地變保護也沒有動作報告，說明當時F10和F6樹木碰線時，接地變保護也沒有檢查到足夠大的零序電流，未達到零序保護動作值。③故障位置檢查，調度繼保分部人員與沙田站供電所人員一起到當時樹木碰線的位置進行檢查，發現當時壓線的樹木是桉樹，而且桉樹壓線的位置附近沒有發現與沙田變電站直接相連的地網接線，僅僅是通過土壤來形成回路。這樣線路故障點經過樹木電阻、樹木至變電站地網間的電阻才能達到變電站地網，這兩個電阻形成了故障的過渡電阻Z0j，檢查同時發現，樹枝觸電部位并無燒焦、燒傷的放電痕跡。

在我局的10 kV小電阻接地系統中，零序接地的電流定值按照一次值40A來整定，所允許的過渡電阻最大為：過渡電阻Z0j=（3U相/I03-接地變中性點電阻×3）/3=（3Ω6.35 kV/40A-16 Ω3）/3=143 Ω。當故障點樹木電阻加上樹木至變電站地網間的電阻值大于143 Ω時，流過故障饋線的零序電流就會小于40A，達不到線路零序保護動作值，故線路零序保護不會動作，很顯然當時的接地過渡電阻大于所允許的阻抗值。

3 結論

根據以上調查情況分析，該兩線路接地保護沒有跳閘的原因是：故障屬于高阻接地，線路通過樹枝接地時，由于樹木本身電阻以及樹木與變電站接地網間的電阻影響，使得零序電流較小，系統壓降很小，未達到線路、接地變零序保護動作定值。對其保護裝置及其回路而言，保護行為正確，未發生保護拒動現象。

參考文獻

[1]潘艷，李曉明，袁勇，等，10 kV小電阻接地系統接地變壓器零序保護誤動機理研究[J]；繼電器；2003（1）.

[2]趙德寧，曲毅.基于自動開關的小電阻接地系統架空10 kV配電線路故障處理方案[J].廣東輸電與變電技術，2009（6）.