一起接地变保护动作跳闸原因的分析

卢纯义 张 良 杨金飞

（金华电业局，浙江 金华 321001）

1 引言

110kV变电站内现在一般采用接地变作为10kV站用变，它一般有两个用途：①供给变电站使用的低压交流电源；②是在10kV侧形成人为的中性点，同消弧线圈相结合，用于10kV发生接地时补偿接地电容电流，消除接地点电弧。为了保护消弧线圈和接地变一般在接地变中性点加装避雷器，以便在发生雷击等情况中性点过电压时保护消弧线圈和接地变。近年来中性点避雷器损坏的次数较多，接地变保护动作也较多，特别是今年天气异常雷雨天气较多，发生的频率较高，我对其原因进行分析。

2 保护动作情况

110kV某变电所10kV #2接地变过流I段保护动作，跳开接地变开关。变电所的微机故障录波器和#2接地变保护完整的记录此过程，电压电流及动作情况如图1所示， 、、在图上未反映实际情况是这三个电压一直对称，从波形图上可知10kV系统B相从发生故障到故障消失共计800ms左右，其中B相从不完全接地到完全接地约260ms，而从完全接地#2接地变 启动元件动作到#2接地变开关跳开即#2接地变 TWJ动作约300ms，此期间A、C相电流互感器测得很大的电流并且几乎相同，有效值达1.16A，大于过流I段整定值1A，时间0.2s；#2接地变开关跳开后故障仍持续200余ms。10kV开关室中未发现任何异常和异味，2#接地变小室有异味，发现其中性点避雷器损坏严重，估计已击穿，当时天气下暴雨而且有雷电。

3 保护动作原因分析

3.1 系统运行方式和接地变结构

本变电所一次系统运行方式为#1主变带10kVI段运行，#2主变带10kVII段运行,10kV母分开关热备用，#1接地变挂10kVI段运行，#2接地变挂10kVII段运行，且#1、#2接地变中性点经消弧线圈接地。#1、#2接地变都为Z型接地变，其铁芯为三相三柱式，每一铁芯柱上有两个匝数相等、绕相相同的绕组反极性串联使通过线圈的电流大小相等，方向相反。其主要特点是：当电网正常运行时即三相平衡负荷时，Z型变的励磁电流很小，故损耗很小，呈高阻状态；当发生单相接地故障产生零序电压时，则呈低阻状态，变压器对地能产生故障电流。由于Z型变具有结构简单、体积小、损耗小等优势，因而Z型变作为接地系统的辅助设备得以广泛应用[1]。

图1 #2接地变保护动作波形图

3.2 系统运行方式变化

消弧线圈与避雷器并联接在接地变高压侧中性点上，由于避雷器着雷击等原因绝缘下降使得R0＜＜：R0，击穿后的避雷器电阻；L，消弧线圈的电感，使系统运行方式发生变化：由中性点经消弧线圈接地系统变为中性点经（小）电阻接地系统，如图2所示，这样整个10kV II段系统由不接地系统变为接地系统，接地电阻较小。根据保护跳闸动作报文：二次电流1.16A折算到一次得接地变绕组中的相电流（主要是零序电流）为1.15×800/5=185.6A，B相几乎金属性接地，过渡电阻Rt约为零，中性点电压上升为相电压10.5/1.732=6.062kV，因此可得中性点电阻即避雷器的衰减电阻为

3.3 故障原因及故障点分析

图2 系统接地方式变化示意图

当B 相接地时无论接地点在接地变间隔、母线还是各条出线上，中性点经电阻接地的Z型接地变零序电流分布见图3[2]，母线到接地变的电缆线路很短，其对地电容电流可以忽略不计，发生B相接地故障后，接地变A、C相的电流基本为零序电流，所以这两相的电流几乎相同。根据发生单相接地的不同位置，其详细电流分布图分别为接地变接地见图4和其他出线接地见图5[3]。图4、图5中长箭头表示电容电流，短箭头表示故障电流，根据图4、图5可知无论接地点在哪儿主变和接地变中流过电流是一样的不能由它们判断故障点。由于接地变CT安装在开关柜中，所以流过接地变CT的电流是不一样的，如果接地点在接地变间隔那么接地变二次B相电流是其他两相的两倍，如果接地点在各出线上那么接地变二次B相电流和其他两相电流相等。由于接地变上B 相未安装电流互感器并且零序电流保护停用，所以由接地变保护电流中也无法判断。

图3 单相接地时Z型接地变零序电流分布图

图4 中性点经（小）电阻接地电网中接地变单相接地时的电流分布图

图5 中性点经（小）电阻接地电网中出线单相接地时的电流分布图

根据故障录波图和#2接地变保护动作事件及波形图，接地变跳开后，母线电压并未恢复正常，故障依然持续200余毫秒，加上高试人员对2#接地变相关设备做了全套试验，结果显示除中性点避雷器外接地变间隔相关设备完好无损，故可判定故障点不在接地变间隔，应该在母线或其中一条出线的B相上，由于各条10kV出线上B 相也都未安装电流互感器并且零序电流保护停用，A、C相电流互感器只能测量到微小的电容电流，所以各出线过流保护不会动作也不知道故障线路。母线故障的可能性非常小，如果是母线故障不可能是暂时故障，而且在10kV开关室中未发现任何异常和异味。后经供电局对可能出现故障的10kV出线检查发现一出线线路上B相有明显放电痕迹，对线路避雷器试验发现B相避雷器损坏。

4 结论

通过以上分析可知，由于接地变中性点避雷器击穿或其他原因导致绝缘下降，使系统运行方式发生变化：由中性点经消弧线圈接地系统变为中性点经（小）电阻接地系统后，当10kV系统发生单相接地故障时，将导致接地变误动，所以接地变中性点避雷器应该选用质量好的抗雷击能力强的产品。在实际检查发现接地变中性点避雷器质量不好比例较高甚至有一些参数匹配不对，因此在保护配置上接地变保护最好把A、B、C三相保护都配齐以便故障快速隔离和故障原因的查找。

[1] 于立涛等.浦项站中性点经小电阻接地的方案与设计[J].继电器,2004(20):43-45.

[2] 陈建华.接地变压器的应用[J].甘肃电力技术, 2007(6):10-14.

[3] 贺春等.Z型变在中性点经小电阻接地电网中的应用[J].继电器,2006(14):15-19.