一起10kV接地變零序保護(hù)誤動(dòng)的事件分析

鄭 瑜 蔣炯鋒

一起10kV接地變零序保護(hù)誤動(dòng)的事件分析

鄭 瑜 蔣炯鋒

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528400）

本文通過(guò)分析一起110kV A變電站因接地變保護(hù)誤動(dòng)而導(dǎo)致一段10kV母線失電壓的事故，發(fā)現(xiàn)了該站在10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)改造過(guò)程中存在接地變零序電流互感器配置不合理的問(wèn)題，并提出了將接地變高側(cè)零序保護(hù)電流互感器安裝在接地變中性點(diǎn)小電阻處的解決方法。該方法能夠保證接地變保護(hù)不會(huì)在消弧線圈補(bǔ)償時(shí)、小電阻投入前誤動(dòng)作，提高了電網(wǎng)的供電可靠性，對(duì)10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地的改造工程具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

接地變；經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地；零序保護(hù)電流互感器；保護(hù)誤動(dòng)

0 引言

為克服10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地故障選線準(zhǔn)確率低、經(jīng)小電阻接地跳閘率高的弊端，廣東電網(wǎng)公司對(duì)10kV系統(tǒng)進(jìn)行了中性點(diǎn)改造，由以往的經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)小電阻接地改為經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地[1-2]。該系統(tǒng)能夠有效限制弧光接地故障引起的過(guò)電壓，對(duì)系統(tǒng)的絕緣水平要求較低；又能夠自動(dòng)消除線路的瞬時(shí)性故障，避免線路的頻繁跳閘，提高系統(tǒng)的供電可靠性；對(duì)于永久性故障，又能迅速切除故障，盡可能地縮短故障時(shí)間，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3-6]。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中因相關(guān)技術(shù)條件不夠成熟，導(dǎo)致頻繁出現(xiàn)接地變保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)，造成10kV母線失電壓等。

文獻(xiàn)[7-8]分析了因10kV二次電纜屏蔽線接線錯(cuò)誤導(dǎo)致10kV線路保護(hù)拒動(dòng)從而引起接地變保護(hù)越級(jí)跳閘的事故，并提出了電纜屏蔽層接線引出點(diǎn)低于零序保護(hù)電流互感器（current transformer, CT）時(shí)，其接地線不能穿過(guò)零序保護(hù)CT，而當(dāng)電纜屏蔽層接地線自上而下穿過(guò)零序保護(hù)CT時(shí)，要與電纜支架絕緣，并且穿過(guò)零序保護(hù)CT前不應(yīng)有接地現(xiàn)象的解決方案。文獻(xiàn)[9]分析了一起因接地變零序保護(hù)CT變比值參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，導(dǎo)致接地變保護(hù)誤動(dòng)作的事故，并提出了相應(yīng)的整改措施。上述文獻(xiàn)提出的方法均可實(shí)際應(yīng)用于消弧線圈并聯(lián)小電阻接地系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)接地變保護(hù)的正確動(dòng)作提供了有力的技術(shù)支持，但極少有文獻(xiàn)對(duì)接地變零序保護(hù)CT的配置進(jìn)行詳細(xì)分析。

本文通過(guò)分析一起110kV A變電站因接地變零序保護(hù)CT配置不合理導(dǎo)致接地變保護(hù)誤動(dòng)作的事故，提出了將10kV接地變高壓側(cè)零序保護(hù)CT安裝在接地變中性點(diǎn)小電阻處的解決方法，有效避免了10kV接地變零序保護(hù)在消弧線圈補(bǔ)償時(shí)、小電阻投入前誤動(dòng)作，提高了系統(tǒng)的供電可靠性。

1 事件基本情況

1.1 事件發(fā)生前A站運(yùn)行方式

110kV A變電站有3臺(tái)主變，其中，#1主變供10kV1M、2AM母線負(fù)荷，#2主變供2BM、3M母線負(fù)荷，#3主變冷備用。10kV #1分段5012、#2分段5023備自投處于退出狀態(tài)。10kV饋線6706開(kāi)關(guān)處于合位。10kV#1接地變51QB、#2接地變52QB、#3接地變53QB開(kāi)關(guān)處于合位、53000刀拉開(kāi)。站內(nèi)無(wú)檢修工作。

圖1 110kV A站一次接線圖

1.2 事件發(fā)生經(jīng)過(guò)

2019年9月12日09:13，調(diào)度中心報(bào)110kV A站10kV #2接地變、10kV 饋線6保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作情況見(jiàn)表1。

表1 保護(hù)動(dòng)作情況

由表1可知，接地變零序過(guò)電流Ⅰ段保護(hù)在09:13:22:40時(shí)動(dòng)作，跳開(kāi)10kV分段5023開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致10kV 3M母線失電壓。隨后，09:13:22:690，10kV饋線6零序過(guò)電流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)706開(kāi)關(guān)，接著在09:13:27:765，線路保護(hù)重合閘動(dòng)作，合上706開(kāi)關(guān)。因此，調(diào)度判斷10kV饋線6發(fā)生瞬時(shí)性故障，接地變保護(hù)誤動(dòng)作，故調(diào)度于09:18遠(yuǎn)方合上10kV #2分段5023開(kāi)關(guān)，10kV 3M母線恢復(fù)運(yùn)行。

1.3 事件損失及影響情況

事件導(dǎo)致110kV A站10kV 3M母線失電壓，共損失負(fù)荷19MW，無(wú)重要用戶停電。

2 事件原因分析

2.1 保護(hù)信息記錄

在故障發(fā)生后，繼保人員立即前往現(xiàn)場(chǎng)檢查，檢查結(jié)果如下：

1）#2消弧可控裝置實(shí)測(cè)得容性電流為65.8A，實(shí)際補(bǔ)償電流為70A，小電阻未投入，故障期間無(wú)異常。

2）10kV#2接地變52QB保護(hù)裝置顯示，高側(cè)零序過(guò)電流Ⅰ段動(dòng)作值30H=3.88A（零序保護(hù)CT變比為150/5，一次電流為116.4A），高側(cè)零序過(guò)電流Ⅱ段動(dòng)作值30H=2.69A。

3）10kV 饋線6706開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置顯示，保護(hù)動(dòng)作值0=2.29A（零序保護(hù)CT變比為150/5，一次電流為68.7A）。

2.2 原因分析

從保護(hù)裝置顯示的報(bào)文及電流數(shù)據(jù)可以看出，在線路發(fā)生接地故障，消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，接地變保護(hù)即可以檢測(cè)到零序電流，且電流值達(dá)到接地變保護(hù)的啟動(dòng)值（該型保護(hù)達(dá)到定值的90%約2.25A即啟動(dòng)），此時(shí)流經(jīng)故障線路的電流為0.14A，未達(dá)到饋線6的保護(hù)定值。其中，接地變52QB、饋線6 706開(kāi)關(guān)的保護(hù)定值分別見(jiàn)表2、表3。隨后，由于選線需要，消弧裝置加入了擾動(dòng)電流，此時(shí)流過(guò)接地變零序保護(hù)CT的電流為3.88A，達(dá)到接地變零序過(guò)電流Ⅰ段定值，跳開(kāi)5023分段開(kāi)關(guān)，3M母線失電壓。此時(shí)，故障未消失，接地變零序過(guò)電流Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)原處于分位的#2主變變低552A開(kāi)關(guān)，由表4可知，接地變保護(hù)零序過(guò)電流Ⅰ、Ⅱ段均正確動(dòng)作。與此同時(shí)，由于3M母線失電壓，流經(jīng)故障線路的對(duì)地電容電流減少，補(bǔ)償電流不變，則流經(jīng)故障線路的電流差值增大，達(dá)到線路零序過(guò)電流Ⅰ段保護(hù)定值，保護(hù)正確動(dòng)作，跳開(kāi)706開(kāi)關(guān)。

表2 10kV #2接地變保護(hù)定值

表3 10kV饋線6保護(hù)定值

表4 跳閘矩陣

由于保護(hù)均正確動(dòng)作，需停電對(duì)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的檢查分析。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，10kV#2接地變高壓側(cè)零序保護(hù)使用的零序保護(hù)CT安裝于接地變10kV電纜處，而低壓側(cè)零序保護(hù)使用的零序保護(hù)CT安裝于中性點(diǎn)小電阻處，具體安裝位置如圖2所示。系統(tǒng)發(fā)生單相接地且消弧線圈補(bǔ)償時(shí)的電流分布如圖3所示。可以看出，在線路Ⅱ發(fā)生A相接地消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，接地點(diǎn)流過(guò)的故障電流為

一般地，在10kV線路發(fā)生瞬時(shí)性故障消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，接地變零序過(guò)電流保護(hù)作為后備保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作[10]；若是永久性故障，在消弧線圈補(bǔ)償10s后，故障未消失，則投入小電阻，增大故障電流，使故障線路保護(hù)動(dòng)作，若此時(shí)故障線路保護(hù)拒動(dòng)接地變保護(hù)才應(yīng)動(dòng)作。由表2可知，110kV A站接地變高側(cè)零序過(guò)電流保護(hù)投入，低側(cè)零序過(guò)電流保護(hù)退出。而接地變高側(cè)零序過(guò)電流保護(hù)CT安裝于10kV電纜處，在10kV饋線6發(fā)生接地故障時(shí)，其流經(jīng)的零序電流為消弧線圈補(bǔ)償?shù)碾娏鳎乙蛱厥膺\(yùn)行方式下系統(tǒng)電容電流大，補(bǔ)償電流較大，使接地變保護(hù)流入的零序電流達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值是導(dǎo)致本次事件的主要原因。

圖2 #2接地變零序保護(hù)CT安裝位置

圖3 系統(tǒng)發(fā)生單相接地且消弧線圈補(bǔ)償時(shí)的電流分布

3 事件暴露問(wèn)題及整改措施

3.1 暴露問(wèn)題

1）在10kV小電阻改造過(guò)程中，10kV接地變零序保護(hù)CT配置無(wú)相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范。

2）繼保驗(yàn)收人員技能水平不足，未能發(fā)現(xiàn)接地變高側(cè)零序保護(hù)CT取自10kV電纜處存在的隱患。

3.2 整改措施

1）將110kV A變電站10kV #2接地變高壓側(cè)零序保護(hù)電流調(diào)整為取自中性點(diǎn)小電阻處零序保護(hù)CT。

2）明確接地變零序保護(hù)CT的配置要求，完善相應(yīng)的驗(yàn)收作業(yè)指導(dǎo)書，并將相關(guān)情況反饋給設(shè)計(jì)單位，完善設(shè)計(jì)規(guī)范，確保未進(jìn)行小電阻改造的變電站不會(huì)出現(xiàn)類似的情況。

3）將此案例作為繼保專業(yè)的典型教材進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，總結(jié)此次事件的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

4）對(duì)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地的變電站進(jìn)行關(guān)于接地變零序保護(hù)CT配置情況的專項(xiàng)檢查，確保投入運(yùn)行的接地變零序保護(hù)CT安裝于接地變中性點(diǎn)小電阻處，并對(duì)不滿足要求的變電站進(jìn)行整改。

4 結(jié)論

本文通過(guò)分析一起110kV A變電站接地變保護(hù)誤動(dòng)作的事故，發(fā)現(xiàn)了該站在小電阻改造過(guò)程中存在接地變零序保護(hù)CT配置不合理的問(wèn)題，并提出了將10kV接地變高壓側(cè)零序保護(hù)CT安裝在接地變中性點(diǎn)小電阻處的的整改措施，同時(shí)提出要完善相應(yīng)的驗(yàn)收作業(yè)指導(dǎo)書、設(shè)計(jì)規(guī)范，有效降低接地變高側(cè)零序過(guò)電流保護(hù)誤動(dòng)的概率，避免再次發(fā)生此類事件，對(duì)10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)改造工程具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

[1] 江清楷, 何欣欣. 10kV可控電阻接地系統(tǒng)接地變零序電流保護(hù)若干問(wèn)題的分析[J]. 電氣技術(shù), 2019, 20(9): 120-122.

[2] 李謙, 趙東生, 肖磊石, 等. 廣東電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式優(yōu)化對(duì)策[J]. 廣東電力, 2017, 30(12): 124-129.

[3] 黃志方, 魏立新, 李剛. 消弧線圈并聯(lián)小電阻的靈活接地方式[J]. 廣東電力, 2014, 27(6): 64-67.

[4] 李錦圖. 10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地特性分析[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2019.

[5] 朱孝軍, 譚志聰, 莫穎生. 探討消弧線圈瞬時(shí)并聯(lián)選線電阻的接地方式[J]. 廣東電力, 2009, 22(8): 33-36.

[6] 韓靜, 徐麗杰. 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈瞬時(shí)并聯(lián)小電阻接地分析[J]. 高電壓技術(shù), 2005, 31(1): 38-39.

[7] 吳少鈿. 一起接地變兼站用變保護(hù)誤動(dòng)的事故調(diào)查分析[J]. 河南科技, 2013(4): 50.

[8] 邵彬. 一起35kV接地變?cè)郊?jí)跳閘事故分析[J]. 安全生產(chǎn), 2019(7): 53-55.

[9] 廖文彪, 廖媚媚, 葉健, 等. 一起接地變保護(hù)誤動(dòng)作事件的原因分析及整改措施[J]. 黑龍江電力, 2019, 41(5): 433-436.

[10] 劉雪霞. 10kV配電網(wǎng)小電阻接地零序保護(hù)的可靠性分析[D]. 徐州: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 2019.

Analysis of an event of maloperation of zero-sequence protection for 10kV grounding transformer

ZHENG Yu JIANG Jiongfeng

(Guangdong Power Grid Co., Ltd, Zhongshan Power Supply Bureau, Zhongshan, Guangdong 528400）

This paper analyzes an accident of voltage loss of a section of 10kV bus in 110kV A substation due to misoperation of grounding transformer protection. It is found that the current transformer (CT) configuration of grounding transformer zero sequence is unreasonable in the process of 10kV system neutral point reconstruction, and a solution is proposed to install the zero-sequence protection CT on the high side of the grounding transformer at the small resistance of grounding transformer neutral point. This method can ensure that the grounding transformer protection will not act wrongly when the arc suppression coil is compensated and before the small resistance is input, which improves the power supply reliability of the power grid. This is of practical significance to the reconstruction project of 10kV system neutral point grounded by small resistance in parallel with arc suppression coil.

grounding transformer; grounded by a small resistance connected in parallel via an petersen coil; zero sequence protection current transformer (CT); protection malfunction

2020-06-30

2020-07-29

鄭 瑜（1991—），女，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)保護(hù)與控制。