10 kV配电网消弧并小电阻接地系统存在问题及解决对策

钟宝华 危乐

摘要：为防范配电网人身触电伤亡事件，近年来正全网推进10 kV配电网接地方式改造工作。河源电网作为粤东北山区电网，在配电系统中性点接地方式上半数规划为消弧线圈并小电阻接地。近两年在运维中发现存在一些问题，现主要从接地变的零序保护CT选取、一次调档式消弧线圈、零序保护定值灵敏度方面进行剖析，并提出可行的解决对策，供10 kV配电网中逐步推广消弧线圈并小电阻接地方式的单位参考。

关键词：10 kV配电网;消弧线圈并小电阻;零序保护

0    引言

随着技术的更新迭代，配电网中性点接地方式变得越发丰富。传统的中性点接地方式主要有不接地、经消弧线圈接地两种，而新型的中性点接地方式主要有消弧并小电阻接地、小电阻接地两种。传统的中性点接地方式在系统发生单相接地故障时允许继续运行2 h。该规定虽然保证了对用户的持续供电，但在带故障运行的2 h内，可能会危及人身安全。新型的中性点接地方式在系统发生单相接地故障时发挥小电阻的作用，提供了较大的故障电流，通过馈线零序保护快速隔离故障，可以有效减少人身伤亡事件。

河源供电局自2018年开始在10 kV配电网开展中性点改造工作，半数采用了消弧线圈并小电阻接地方式，在近两年的运维过程中，河源供电局一直以问题为导向在不断进行改善。本文介绍了河源10 kV配电网零序保护配置及方案，总结了零序保护动作异常的原因，给出了优化10 kV配电网零序保护动作情况的措施。

1    消弧线圈并小电阻接地方式及零序保护方案

1.1    消弧线圈并小电阻接地方式

中性点经消弧线圈并小电阻接地方式由Z型接地变、消弧线圈、小电阻构成。因主变压器10 kV侧为三角形接线，需通过接地变提供系统中性点，中性点接消弧线圈接地，小电阻并接消弧线圈。典型变电站10 kV配电网中性点经消弧线圈并小电阻接地示意图如图1所示，Z为接地变，L为消弧线圈，DL为接地变开关，DL1为小电阻真空开关，CT1为开关柜零序CT，CT2为小电阻零序CT，CT3为消弧线圈中性点CT。对于瞬时的单相接地故障通过消弧线圈补偿后自动复归，永久性单相接地故障则在补偿结束后合DL1，系统经小电阻接地后形成较大的零序电流，由相应馈线开关零序保护动作隔离故障。

通常接地变容量为420 kVA，消弧线圈容量为420 kVA，接地电阻为16 Ω，热稳定为600 A、10 s，零序CT变比为150/5或75/1，准确级10P10。

1.2    零序保护方案

对于中性点经消弧线圈并小电阻接地方式，接地变、馈线保护、其他元件均应具备零序电流保护功能。接地变零序保护定值按躲開正常运行时由于系统三相电压不对称在接地变压器中性点产生的零序电压引起中性点电阻通过的零序电流整定，作为10 kV馈线零序保护的远后备和切除10 kV母线接地故障的保护。具体整定为一次值75 A，2 s切母联、闭自投，2.5 s切接地变本体、主变变低。10 kV馈线零序保护采用专用零序CT，配置2段。零序Ⅰ段整定为一次值60 A、0.5 s切本馈线开关;零序Ⅱ段反应高阻接地故障，整定为一次值20 A、1 s仅告警。

2    零序保护动作异常原因分析

2.1    接地变零序保护CT选取不满足要求

运行中接地变零序保护选取的CT错误，当系统发生单相接地故障时，在消弧线圈补偿过程中导致接地变零序保护动作。例如，2019年某站10 kV馈线站外发生单相接地故障，首先站内消弧线圈进行补偿，消弧线圈在“24档”运行（容量630 kVA），补偿78 A感性电流，在2.5 s时，接地变零序保护动作跳开接地变本体及主变变低，造成10 kV母线失压，动作电流也是78 A。事后进行故障分析，确认了接地变零序保护采用的是开关柜零序CT，而不是小电阻零序CT，在零序CT选取上不满足要求。

2.2    一次调档式消弧线圈故障

运行中发生消弧线圈的一次调档故障，消弧线圈在高档位运行，与系统电容电流严重失配，在消弧线圈补偿过程中导致馈线零序保护动作。例如，2018年某站10 kV馈线站外发生单相接地故障，首先站内消弧线圈进行补偿，因消弧线圈的一次调档故障，使得消弧线圈固定在“30档”运行（容量630 kVA），补偿102 A感性电流，而系统电容电流仅有28 A，导致严重过补偿，在10 kV馈线接地故障点产生了74 A的感性电流，导致在补偿过程中10 kV馈线零序保护动作跳闸。

2.3    零序保护灵敏度不足

运行中零序保护的灵敏度不足，在系统发生单相接地故障时，保护未动作。例如，2019年某站10 kV馈线站外发生单相接地故障，消弧线圈补偿后投入小电阻，但10 kV馈线零序保护并未动作，零序电流仅有41 A，未达动作值。

3    应对措施及解决方案

3.1    接地变零序保护CT选取应采用小电阻零序CT

接地变开关柜零序CT在补偿过程中会流过补偿电流，而小电阻零序CT则不会有这个问题，仅在投入小电阻后才会流过电流。设计施工环节应严格把控，接地变零序保护CT选取应采用小电阻零序CT。

3.2    提高对消弧线圈调档装置或消弧控制装置的运维意识

要求运维单位在定期巡视时需关注消弧线圈调档装置或消弧控制装置的运行工况，调度监盘也需留意相关异常信息，如有异常需及时告知运维人员检查，严重的需退出接地变运行。

3.3    零序保护定值优化

表1展示了厂家针对单相接地灵敏度的实验数据，模拟了8种情景下系统发生经过渡电阻单相接地故障，仅有2种情况超过了60 A的零序电流，故零序保护整定还需结合实际运行进行优化，适当提高零序保护灵敏度。

4    结语

10 kV配电网中性点采用经消弧线圈并小电阻接地方式时，发生单相接地故障时零序保护应可隔离故障，若零序保护不正确动作，会严重影响10 kV用户，降低供电可靠性。为此，本文根据河源10 kV配电网零序保护的运行经验，提出了一些提高零序保护动作正确率的措施：

（1）接地变零序保护CT应选取小电阻零序CT;

（2）提高对消弧线圈调档装置或消弧控制装置的运维意识;

（3）优化零序保护定值，适当提高灵敏度。

目前，国内部分地区正在10 kV配电网中推广中性点经消弧线圈并小电阻接地方式，尤其是在山区，以上提高配电网零序保护动作正确率的措施可供参考。

收稿日期：2020-07-31

作者简介：钟宝华（1989—），男，广东梅州人，硕士研究生，工程师，研究方向：电力系统分析、运行与控制、电力系统继电保护。