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(wǎng)的發(fā)展，特別是配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的完善以及城市規(guī)劃中電纜線路的不斷敷設(shè)，10kV配網(wǎng)線路多數(shù)為電纜出現(xiàn)，且逐漸實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)運行。10kV系統(tǒng)中性點經(jīng)小電阻接地（以下簡稱接地變）已成為當(dāng)前變電站建設(shè)的主流，但現(xiàn)有的10kV備自投邏輯逐漸不適應(yīng)接地變運行要求。本文通過分析現(xiàn)有10kV備自投方式下，10kV母線接地變運行方式與現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范要求的差異，探討新的備自投邏輯功能的可能性。

關(guān)鍵詞：備自投 接地變 邏輯優(yōu)化

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

隨著城市供電系統(tǒng)中10kV電纜線路的不斷普及，深圳地區(qū)10kV中性點接地方式由原有的中性點經(jīng)消弧線圈接地逐漸向中性點經(jīng)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(tǒng)的安全可靠性要求不斷提高，系統(tǒng)是否穩(wěn)定運行，直接影響到廣大用戶的切身利益。當(dāng)任何一段10kV母線失壓時，將可能導(dǎo)致一個片區(qū)的停電，此時若10kV備自投裝置能可靠而迅速地動作恢復(fù)失壓母線的供電，則能保證供電的可靠性及連續(xù)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(cè)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(cè)，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(guān)在熱備用狀態(tài)。

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(guān)無流，10kV 2AM、2BM、3M三相有壓時，延時斷開501開關(guān)，確認501開關(guān)分閘后，延時合上532開關(guān)并斷開502B開關(guān)，確認532開關(guān)合閘后，延時合上521開關(guān)。

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

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

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

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

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

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

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(tǒng)計，現(xiàn)我們將備自投動作方式1～6動作后接地變的運行數(shù)量以進行統(tǒng)計，結(jié)果如表1所示。

3 接地變的作用和工作原理

根據(jù)深圳供電局有限公司接地變運行分析會議紀(jì)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(yīng)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(wǎng)配網(wǎng)線路以架空線路居多，線路發(fā)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(tǒng)的影響，因此中性點經(jīng)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(wǎng)的迅速發(fā)展，電纜線路逐漸增多，線路發(fā)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(chǎn)生以下后果。

單相接地電弧發(fā)生間歇性的熄滅與重燃，會產(chǎn)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(xù)時間長，會對電氣設(shè)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(wǎng)中，更多地以中性點經(jīng)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(xiàn)低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。也既當(dāng)系統(tǒng)發(fā)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(xiàn)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(lián)，其感應(yīng)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(tǒng)零序電流的大小與系統(tǒng)發(fā)生故障時的附加接地電阻和中性點接地電阻有關(guān)，即：endprint

I=3I0

當(dāng)接地變并列運行時，流經(jīng)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(jīng)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(tǒng)的零序電流大小為判斷條件的，當(dāng)系統(tǒng)中兩臺接地變并列運行時，零序電流變小則會導(dǎo)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(fā)生，使系統(tǒng)長期接地，對電氣設(shè)備的絕緣故障造成危害。

4 當(dāng)前備自投邏輯的缺陷與改進措施

根據(jù)表1所示，當(dāng)前備自投邏輯易造成接地變不正常運行，當(dāng)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(dāng)前備自投邏輯進行完善，通過相應(yīng)自投邏輯中增加針對接地變的相應(yīng)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(guān)無流，10kV 2AM、2BM、3M三相有壓時，延時斷開501開關(guān)，確認501開關(guān)分閘后，延時合上532開關(guān)并斷開502B開關(guān)，確認532開關(guān)合閘后，延時投入521開關(guān)并斷開D01開關(guān)；

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

其余邏輯也可做相應(yīng)修改。

在相應(yīng)備自投邏輯未進行優(yōu)化前，則需要現(xiàn)場值班人員在發(fā)生10kV備自投裝置動作后，及時根據(jù)備自投裝置動作情況，更改相應(yīng)接地變運行狀態(tài)。

5 結(jié)語

本文僅對10kV系統(tǒng)中性點經(jīng)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(tài)改變后相應(yīng)二次保護狀態(tài)進行全面思考，旨在提出現(xiàn)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(xiàn)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(yīng)考慮。

參考文獻

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