浅析接地变的作用及保护的配置

唐映媚

（广州粤能电力科技开发有限公司，广东 广州510080）

在国内早期电力系统里，6kV、10kV、35kV 系统大多采用中性点不接地运行方式。因为通常主变低压侧都为三角形绕组接法，没有接地中性点。在中性点不接地系统发生单相接地故障时，电容电流比较小，则不会引起间歇性电弧发生，那些瞬时性接地故障能自行消失。但随着国内电网发展扩大，变电站供电线路变长，电缆出线增多，用电负荷增加，系统对地电容电流也增大了，导致单相接地后流经故障点的电容电流会变得较大，单相接地发生间歇性弧光，产生弧光接地过电压，严重会击穿电气设备绝缘，危及电网的安全运行。接地变的提出使用就是为了给不接地系统人为制造的一个中性点，便于采用消弧线圈或小电阻的接地方式，来减少系统发生单相接地故障时的电容电流，保证供电的稳定和电力系统的安全。

1 接地变压器作用

我国的接地变压器通常采用Z 型接线，当系统发生单相接地故障时候，绕组会流过正序，负序和零序电流。对于正序和负序电流，绕组会呈现高阻抗，而对于零序电流而言，由于同一相铁芯上的两个绕组反极性串联，感应电动势大小相等，方向相反，产生的磁通相互抵消，绕组呈低阻抗性，为零序电流提供了有效通路，使得零序过流保护可靠动作。

为了考虑节省投资和变电所空间，现在新建变电站为了保证供电稳定，采用的是站用变和接地变分开方式运行，现在国内接地变压器的接地方式主要是中性点经小电阻接地和经消弧线圈的接地方式。

经消弧线圈接地方式在发生单相故障时，经消弧线圈产生与电容电流方向相反的电感电流，对接地电容电流进行补偿，避免了弧光过电压的产生，使流过接地点电流减小到自行熄灭的范围，可带着故障短时间内运行，在最大程度上保证了供电的可靠性。但如今电网越发复杂，一旦补偿的参数不合理就容易出现谐振过电压较高的情况，中性点经消弧线圈接地方式逐渐不能满足要求。中性点经电阻接地开始提出并投入应用，接地变压器中性点电阻接地方式的优点在于不仅能限制单相接地电容电流，还能通过接地电流来启动零序保护，选出故障线路，快速地把故障设备从系统中切除，降低了电气设备选型时的耐压水平，也避免了管理和运行消弧线圈带来麻烦。

2 接地变保护的配置及整定计算

2.1 接地变保护的配置

中性点经消弧线圈接地的接地变保护一般设置两段电流保护，很多时候考虑投资和场地因素，直接在站用变保护测控装置上给接地变提供两段式过流保护和过负荷告警功能。如果是经中性点电阻的接地方式的接地变，则必须需配置专用的站用变保护测控装置，除了设置两段式过流保护和过负荷告警，还需设置两段式零序过流保护用于单相接地故障跳闸。

电力行业标准DL/T58 2007《3-110kV 电网继电保护装置运行整定规程》规定，[1]接地变压器保护整定与运行要兼顾灵敏性，速动性和选择性。接地变压器中性点上装设零序电流Ⅰ段、零序电流Ⅱ段保护，作为接地变压器单相接地故障的主保护和系统各元件的总后备保护。采用中性点经电阻接地的接线方式，其他间隔也应增加零序过流保护的功能，在系统出现单相接地故障时，各零序保护电流均能配合可靠动作，最小范围内快速将故障设备切除。

接地变仅有中性点装有零序CT 时候，在中性点上装设两段零序过流保护。零序过流Ⅰ段动作跳母联开关，零序过流Ⅱ段动作跳供电同侧开关。现在广东省不少变电站的设计会为接地变电源侧配个开关，同时配个零序CT 来增加保护范围，提高保护选择性。保护可以按如下设置，在高压侧零序CT 上装设零序电流Ⅰ段，当发生电流不平衡或者接地故障时候跳接地变电源侧开关，同时不闭锁备自投。在中性点零序CT 上零序电流Ⅱ段，设置两时限，先跳母联，再跳供电所的低压侧开关和接地变电源侧开关，同时闭锁备自投。这样的保护配置无论是接地变中性点侧发生单相接地故障还是电源侧发生接地故障，都可以快速有效切除故障，同时又不会扩大故障范围。零序过流Ⅰ段动作延时上比同一母线上除接地变压器外所有设备保护Ⅰ段最长延时定值上有个加0.2s 到0.5s 的时间差，零序过流Ⅱ段则在零序过流Ⅰ段的时间加0.3s 到0.5s 时间差。

接地变一般设置两段电流保护，一段过流速断保护、一段过流保护。为了保证充电合闸时间，躲过励磁涌流，速断保护一般设置10 到14 倍接地变额定电流。过流保护则按2 倍到4 倍之间的接地变额定电流设置，躲过可能出现非故障相出现最大电流、如果接地变低压侧有负荷，且考虑对接地变低压侧有灵敏度。

2.2 接地变保护的整定计算

下文以深圳某变电站的中性点电阻接地方式的接地变为例，以电力行业标准DL/T58 2007《3-110kV 电网继电保护装置运行整定规程》为依据，给站内接地变进行保护整定计算，给出继电保护定值单。

案例：深圳某110kV 变电站，该变电站有两台容量为50MVA 的主变，高压侧110kV，低压侧为35kV 单母线分段接线，接地变两条35kV 母线各一台。变电站接地方式为中性点经小电阻接地，没有带负荷。接地变的参数和短路计算分别如表1、表2。

表1 接地变参数

短路方式 接地变35kV 电源侧短路电流(kA) 大方式三相短路电流 6.408238739 小方式三相短路电流 6.133671906 大方式两相短路电流 5.549534748 小方式两相短路电流 5.311759871

2.2.1 瞬时过流保护

瞬时过流保护不经电压闭锁，按躲过变压器励磁涌流整定，整定瞬时动作值为：

式中：KK- 可靠系数，取12；Ie- 变压器二次额定电流；nct-CT变比。

动作时间及出口方式：0.0 秒，跳各侧开关。

灵敏系数校验：

式中：KK- 可靠系数，取3.5；Ie- 变压器二次额定电流；nCT-CT 变比。

动作时间及出口方式：考虑对地灵敏度，动作时间取1.2秒，跳各侧开关。

式中为接地变电源侧小方式两相短路电流5300A。

灵敏系数大于1.5，动作值满足灵敏要求。

2.2.3 过负荷告警

过负荷报警电流值按1.2 倍接地变额定电流整定：

过负荷报警延时：10.0S。

2.2.4 零序过流保护

接地变35kV 侧中性点接地电阻为33.70Ω，35kV 系统的单相接地电流为；

规范要求零序过流灵敏系数要大于2，为了与各间隔配合，考虑有6 倍的灵敏度，零序CT 变比为50/1,有高压侧零序过流保护动作值为。

动作时间及出口方式：第一时限取0.3S，跳电源侧开关，同时不闭锁备自投。

2.2.5 中性点接地过流保护

为了与各间隔配合，考虑有5 倍的灵敏度，中性点零序CT变比为300/1,有中性点接地延时过流保护动作值为；

动作时间及出口方式：考虑与各间隔零序配合，形成级差。第一时限取0.5S，跳母联，同时闭锁备自投。第二时限取0.8S，跳变低开关和本开关，同时闭锁备自投

综合上述整定过程，此处可以给水35kV 接地变保护定值单，详见表3。

表3 接地变保护定值单

结束语

接地变选择哪种接地方式都是各有优缺点，且直接影响电网的绝缘水平和供电的可靠性，连续性，它与过电压水平，保护配置，电压等级等有关，应按根据电力系统实际情况选择。接地变中性点经电阻接地方式将接地变保护在具体整定上，还需与其他间隔的零序保护进行配合。在系统出现单相接地故障时，各零序保护电流才能相互配合，可靠动作，快速将故障设备切除，保证供电系统的安全运行。