10 kV配電網消弧并小電阻接地系統存在問題及解決對策

鐘寶華 危樂

摘要：為防范配電網人身觸電傷亡事件，近年來正全網推進10 kV配電網接地方式改造工作。河源電網作為粵東北山區電網，在配電系統中性點接地方式上半數規劃為消弧線圈并小電阻接地。近兩年在運維中發現存在一些問題，現主要從接地變的零序保護CT選取、一次調檔式消弧線圈、零序保護定值靈敏度方面進行剖析，并提出可行的解決對策，供10 kV配電網中逐步推廣消弧線圈并小電阻接地方式的單位參考。

關鍵詞：10 kV配電網;消弧線圈并小電阻;零序保護

0 ? ?引言

隨著技術的更新迭代，配電網中性點接地方式變得越發豐富。傳統的中性點接地方式主要有不接地、經消弧線圈接地兩種，而新型的中性點接地方式主要有消弧并小電阻接地、小電阻接地兩種。傳統的中性點接地方式在系統發生單相接地故障時允許繼續運行2 h。該規定雖然保證了對用戶的持續供電，但在帶故障運行的2 h內，可能會危及人身安全。新型的中性點接地方式在系統發生單相接地故障時發揮小電阻的作用，提供了較大的故障電流，通過饋線零序保護快速隔離故障，可以有效減少人身傷亡事件。

河源供電局自2018年開始在10 kV配電網開展中性點改造工作，半數采用了消弧線圈并小電阻接地方式，在近兩年的運維過程中，河源供電局一直以問題為導向在不斷進行改善。本文介紹了河源10 kV配電網零序保護配置及方案，總結了零序保護動作異常的原因，給出了優化10 kV配電網零序保護動作情況的措施。

1 ? ?消弧線圈并小電阻接地方式及零序保護方案

1.1 ? ?消弧線圈并小電阻接地方式

中性點經消弧線圈并小電阻接地方式由Z型接地變、消弧線圈、小電阻構成。因主變壓器10 kV側為三角形接線，需通過接地變提供系統中性點，中性點接消弧線圈接地，小電阻并接消弧線圈。典型變電站10 kV配電網中性點經消弧線圈并小電阻接地示意圖如圖1所示，Z為接地變，L為消弧線圈，DL為接地變開關，DL1為小電阻真空開關，CT1為開關柜零序CT，CT2為小電阻零序CT，CT3為消弧線圈中性點CT。對于瞬時的單相接地故障通過消弧線圈補償后自動復歸，永久性單相接地故障則在補償結束后合DL1，系統經小電阻接地后形成較大的零序電流，由相應饋線開關零序保護動作隔離故障。

通常接地變容量為420 kVA，消弧線圈容量為420 kVA，接地電阻為16 Ω，熱穩定為600 A、10 s，零序CT變比為150/5或75/1，準確級10P10。

1.2 ? ?零序保護方案

對于中性點經消弧線圈并小電阻接地方式，接地變、饋線保護、其他元件均應具備零序電流保護功能。接地變零序保護定值按躲開正常運行時由于系統三相電壓不對稱在接地變壓器中性點產生的零序電壓引起中性點電阻通過的零序電流整定，作為10 kV饋線零序保護的遠后備和切除10 kV母線接地故障的保護。具體整定為一次值75 A，2 s切母聯、閉自投，2.5 s切接地變本體、主變變低。10 kV饋線零序保護采用專用零序CT，配置2段。零序Ⅰ段整定為一次值60 A、0.5 s切本饋線開關;零序Ⅱ段反應高阻接地故障，整定為一次值20 A、1 s僅告警。

2 ? ?零序保護動作異常原因分析

2.1 ? ?接地變零序保護CT選取不滿足要求

運行中接地變零序保護選取的CT錯誤，當系統發生單相接地故障時，在消弧線圈補償過程中導致接地變零序保護動作。例如，2019年某站10 kV饋線站外發生單相接地故障，首先站內消弧線圈進行補償，消弧線圈在“24檔”運行（容量630 kVA），補償78 A感性電流，在2.5 s時，接地變零序保護動作跳開接地變本體及主變變低，造成10 kV母線失壓，動作電流也是78 A。事后進行故障分析，確認了接地變零序保護采用的是開關柜零序CT，而不是小電阻零序CT，在零序CT選取上不滿足要求。

2.2 ? ?一次調檔式消弧線圈故障

運行中發生消弧線圈的一次調檔故障，消弧線圈在高檔位運行，與系統電容電流嚴重失配，在消弧線圈補償過程中導致饋線零序保護動作。例如，2018年某站10 kV饋線站外發生單相接地故障，首先站內消弧線圈進行補償，因消弧線圈的一次調檔故障，使得消弧線圈固定在“30檔”運行（容量630 kVA），補償102 A感性電流，而系統電容電流僅有28 A，導致嚴重過補償，在10 kV饋線接地故障點產生了74 A的感性電流，導致在補償過程中10 kV饋線零序保護動作跳閘。

2.3 ? ?零序保護靈敏度不足

運行中零序保護的靈敏度不足，在系統發生單相接地故障時，保護未動作。例如，2019年某站10 kV饋線站外發生單相接地故障，消弧線圈補償后投入小電阻，但10 kV饋線零序保護并未動作，零序電流僅有41 A，未達動作值。

3 ? ?應對措施及解決方案

3.1 ? ?接地變零序保護CT選取應采用小電阻零序CT

接地變開關柜零序CT在補償過程中會流過補償電流，而小電阻零序CT則不會有這個問題，僅在投入小電阻后才會流過電流。設計施工環節應嚴格把控，接地變零序保護CT選取應采用小電阻零序CT。

3.2 ? ?提高對消弧線圈調檔裝置或消弧控制裝置的運維意識

要求運維單位在定期巡視時需關注消弧線圈調檔裝置或消弧控制裝置的運行工況，調度監盤也需留意相關異常信息，如有異常需及時告知運維人員檢查，嚴重的需退出接地變運行。

3.3 ? ?零序保護定值優化

表1展示了廠家針對單相接地靈敏度的實驗數據，模擬了8種情景下系統發生經過渡電阻單相接地故障，僅有2種情況超過了60 A的零序電流，故零序保護整定還需結合實際運行進行優化，適當提高零序保護靈敏度。

4 ? ?結語

10 kV配電網中性點采用經消弧線圈并小電阻接地方式時，發生單相接地故障時零序保護應可隔離故障，若零序保護不正確動作，會嚴重影響10 kV用戶，降低供電可靠性。為此，本文根據河源10 kV配電網零序保護的運行經驗，提出了一些提高零序保護動作正確率的措施：

（1）接地變零序保護CT應選取小電阻零序CT;

（2）提高對消弧線圈調檔裝置或消弧控制裝置的運維意識;

（3）優化零序保護定值，適當提高靈敏度。

目前，國內部分地區正在10 kV配電網中推廣中性點經消弧線圈并小電阻接地方式，尤其是在山區，以上提高配電網零序保護動作正確率的措施可供參考。

收稿日期：2020-07-31

作者簡介：鐘寶華（1989—），男，廣東梅州人，碩士研究生，工程師，研究方向：電力系統分析、運行與控制、電力系統繼電保護。