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小電阻接地系統(tǒng)接地變壓器的誤跳分析

文檔作者：鄧敏文檔來源：中冶華天工程技術(shù)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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2013年第6期
總第160期
冶 金 動 力
METALLURGICAL POWER
小電阻接地系統(tǒng)接地變壓器的誤跳分析
鄧敏
(中冶華天工程技術(shù)有限公司，江蘇南京210019)
【摘要】介紹了1O kv小電阻接地系統(tǒng)的特點，針對某1 10 kV變電所單相接地故障進(jìn)行了零序等效電
路分析。據(jù)此對接地變壓器的誤跳可能性進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)改進(jìn)措施。
【關(guān)鍵詞】小電阻接地；接地變誤跳；改進(jìn)措施
【中圖分類號】TM862 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1006—6764(2013)06—0001—02
Analysis of Grounding Transformer False Trip of Small Resistance
Grounding System
DENG Min
，H n Engineering&amp;amp; Technology Corporation MCC,Nanjing,Jiangsu 210019,China)
【Abstract】The features of the 1 0 kV small resistance grounding system are introduced．
The zero sequence network analysis of single-phase ground fault of 1 10 kV substation is
made．Based on this，probability of the grounding tran sformer false trip is analyzed．Th e cor—
responding improvement measures are set forward．
【Key words】small resistance grounding；grounding transformer false trip；improvement
1 前言
中性點經(jīng)電阻接地有如下優(yōu)點：(1)降低工頻過
電壓，使非故障相電壓升高小于 丁倍；(2)有效地
限制間歇性弧光接地過電壓；(3)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接
地后繼電保護(hù)裝置可靠迅速地檢測并切除故障回
路，設(shè)備的絕緣可以因此而降低，適合于電纜多電容
電流大的系統(tǒng)。特別是一些大型企業(yè)。因小電阻接地
系統(tǒng)可以降低設(shè)備的絕緣要求，因此可以使用更為
緊湊型的開關(guān)設(shè)備，減少電氣設(shè)備的占地面積，有些
企業(yè)為此使用了不少耐壓標(biāo)準(zhǔn)較低的電纜，節(jié)約了
大量資金。小電阻接地系統(tǒng)優(yōu)點明顯，在企業(yè)電網(wǎng)中
已越來越廣泛地被采用，但經(jīng)常會發(fā)生接地變誤跳
的現(xiàn)象，本文針對此類現(xiàn)象進(jìn)行分析。
2 故障概述
某鋼鐵廠110 kV變電所10 kV饋線先后發(fā)生
三次線路單相接地故障，結(jié)果故障線路沒切除，接地
變與該段母線進(jìn)線同時誤跳，導(dǎo)致該段母線失電。該
變電所10 kV出線最大長度10 km，查看接地變及
各饋線的整定為：各饋線單相接地保護(hù)的一次動作
電流均按躲過被保護(hù)線路本身的接地電容電流來整
定(饋線均為25 A，動作時限1．5 S)；母線單相接地
裝置的一次動作電流按躲過各條饋線中單相接地電
容電流最大的饋線的單相接地電容電流來整定(30
A，動作時限2．0 S)，母線單相接地接地保護(hù)同時作
為饋線單相接地的后備保護(hù)。
王 廿￡崳
二，、：，．、 ，、^ ，、，、，、^ I
— — J、，”^j c；： I I
上L——J
=
Z型接地變壓器
廣廣vV 1 L y”
r-CVv'~~ L 、’， l l
l l l
土土主上，
F
圖1 變電所主接線圖
3 接地變零序電流保護(hù)誤動分析
3．1 線路單相接地零序網(wǎng)分析
該110 kV變電所主接線如圖1所示，10 kV
系統(tǒng)采用單母線分段接線，平時分段運行，每段母線
2
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METALLURGICAL POWER
2013年第6期
總第160期
接一臺250 kVA的Z型變壓器，S~=250 kVA，
F10．5 kV， (3．4+j8．8)n；其中性點通過10 Q
小電阻接地，該電阻在保護(hù)動作時間內(nèi)(4 s)能通過
約550 A電流。
某線路單相接地時，其零序等效電路如圖2所
示。該線路零序阻抗為：Ro+jXo=(8+j1．26)n；系統(tǒng)
電容電流90 A，計算得X,p=192 Q；
zo=Ro+jXo+
其中， =尺 3R
Ro Xo
圖2 零序等效電路圖
經(jīng)計算， ：里 ：0．
97，即，0
』N0 A
， y
，№； = 一0．18，k 0．18，№，因此流過故障線路
』N0 厶N
和接地電阻的零序電流近似相等，近似為l：1，正常
情況下，當(dāng)某一線路發(fā)生單相接地時，按照上述整定
值，接地變應(yīng)該不會誤動。
3．2 接地變誤動原因
3-2．1 一條線路參數(shù)不對稱，另一條線路高阻接地
對于電纜線路，由于電纜頭安裝質(zhì)量問題，在電
纜頭處某相絕緣下降導(dǎo)致電纜電容不對稱的情況是
很常見的，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，當(dāng)不衡度小于5％時，認(rèn)
為線電壓基本平衡，保護(hù)整定時考慮躲過此不平衡
電流。當(dāng)線路1有參數(shù)不平衡現(xiàn)象時，存在一零序電
壓源，若另一線路2此時發(fā)生了單相高阻接地，產(chǎn)生
了另一個零序電壓源，較小的零序電流不足以啟動
零序電流保護(hù)，此時系統(tǒng)有兩個零序電壓源同時作
用，故障線路和接地變壓器上零序電流應(yīng)為這兩種
情況下零序電流的疊加，應(yīng)用10 INo， 0．18 ，電
阻上電流 №l+，I蛇，故障線路1電流／L。=Uol+z 一
，№1+O．18 ，故障線路2電流 + l一，I 2+
0．18 。，此時故障線路和接地變上的零序電流不再
像前面分析的那樣近似為1：1了，而是接地變比線
路上零序電流大，有可能存在故障線路上零序電流
未達(dá)到動作值，而接地變上零序電流達(dá)到了動作值，
導(dǎo)致接地變誤動。
3-2_2 兩條線路相繼發(fā)生接地
(1)如果兩條線路相繼發(fā)生高阻接地，與上面原
理是一樣的，線路高阻接地電流不足以啟動本線路
零序電流保護(hù)，但接地變上零序電流疊加可能會使
接地變誤動。
(2)如果有一條線路發(fā)生接地故障，在1．5 s內(nèi)
線路和接地變保護(hù)均保持啟動，若1．5 s時間內(nèi)又
有一條線路發(fā)生接地故障，接地變保護(hù)繼電器未返
回，因此導(dǎo)致接地變誤動，這種故障情況可能性非常
小，但在外部因素下還是有的，特別是混有架空線的
電網(wǎng)，發(fā)生高阻接地的現(xiàn)象還是很多的。
3．2．3 零序電流互感器的誤差
如果接地變零序電流互感器有一8％左右的誤
差，線路零序電流互感器有10％左右的誤差，將會
導(dǎo)致接地變和線路的實際動作電流為27．6 A和
27．5 A，兩者幾乎相等，這也給接地變誤動提供了可
能性。
3．2．4 線路零序電流互感器變比過小
較大的零序電流極易使小變比的零序電流互感
器處于極度飽和狀態(tài)，一旦損壞便導(dǎo)致線路保護(hù)拒
動，接地變零序后備保護(hù)動作。
4 改進(jìn)措施
從上面分析可知，接地變誤動原因是多方面的，
有保護(hù)整定配合不恰當(dāng)；零序電流互感器變比過??；
也有設(shè)備的質(zhì)量問題，應(yīng)綜合考慮。
為保證線路的零序電流保護(hù)有足夠的靈敏度，
線路的整定值不變。接地變的電流整定值提高到線
路的2倍以上，即接地變的電流整定為52 A，當(dāng)系
統(tǒng)有兩個零序電壓源同時作用時，接地變上故障零
序電流疊加不大于2×25 A，對于3．2．1條及3．2．2
條的第(1)種情況，52 A的整定值保證接地變不會
誤動。
另外，將接地變的動作時間延長至線路的2倍
以上，如接地變的動作時間改為3．5 s，對于3．2．2條
的第(2)種情況，在接地變動作之前，兩條故障線路
均已先后切除，保證接地變不會誤動。
通過上述定值修改，目前，該變電所尚未發(fā)生過
接地變誤跳現(xiàn)象。
另外，購買誤差小、同一廠家且盡量同一批次的
零序電流互感器，會減小誤差；對于電容電流較大的
系統(tǒng)， (下轉(zhuǎn)第5頁)
2013年第6期
總第160期
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h虹1TAI，LURGICAL POWER 5
引起自動保護(hù)裝置誤動；
(7)在切斷各專用直流回路時，切斷時間不得超
過3 s，不論回路接地與否均應(yīng)及時合上。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某
一專用直流回路有接地時，應(yīng)及時找出接地點，盡快
消除。
當(dāng)采用上述方法仍不能查找出接地點時，應(yīng)考
慮直流接地是否發(fā)生在充電設(shè)備、蓄電池本身或直
流母線上；若直流是采用環(huán)路供電方式，還應(yīng)先拉開
環(huán)路開關(guān)進(jìn)行查找。
4．5 電網(wǎng)單相接地故障
南山電網(wǎng)線路圖見圖l，系統(tǒng)為中心點不接地
的小電流接地系統(tǒng)。當(dāng)這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障
時，由于線電壓的大小和相位不變(仍1日對稱)，因為
系統(tǒng)的絕緣是按線電壓設(shè)計的，所以不必立即切除
故障。按照相關(guān)規(guī)程的規(guī)定，可以帶接地故障運行不
超過2 h，但應(yīng)立即對接地故障點進(jìn)行查找，力爭盡
早解除單相接地，以提高電網(wǎng)供電的可靠性。
下面以線路未裝接地信號裝置的系統(tǒng)為例說明
單相接地故障的查找處理方法：
(1)判斷故障性質(zhì)和相別：變配電所的值班人
員，根據(jù)故障現(xiàn)象及時向礦部調(diào)度匯報，調(diào)度匯總各
種故障現(xiàn)象，判斷故障性質(zhì)和相別后，采取相應(yīng)的措
施查找接地故障點。
(2)利用母線分段，把電網(wǎng)分割成電氣上不聯(lián)接
的幾個部分。該單位常用圖l所示的6 kV I段單
相接地變、配電所利用母線分段查找工作流程圖(適
用一個接地點)，進(jìn)行接地故障點的尋找。
(3)檢查分支最長、最多，負(fù)荷最輕和不重要的
出線。
(4)檢查分支最短、最少，負(fù)荷較重或重要負(fù)荷
的出線。
(5)檢查有雙回路或有其他電源的線路。
(6)檢查母線上的配電裝置(如避雷器、互感
器)。
(7)檢查電源設(shè)備(變壓器)。
(8)利用倒換母線的方法(出線由本母線倒至另
一母線)。
(9)當(dāng)確定故障線路后，則應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)尋
找接地點。首先針對該線路進(jìn)行巡視，并利用拉油
閘、跌落保險的方法逐段尋找。若超過規(guī)定時間，則
應(yīng)停電處理。
(1o)電網(wǎng)發(fā)生接地或接地自行消失時，應(yīng)及時
了解高壓設(shè)備的開機、停機情況，重點檢查這些高壓
設(shè)備，常常能準(zhǔn)確地找到故障點，大大節(jié)省了查找時
間，提高了查找的準(zhǔn)確率。
圖1 南山礦業(yè)公司電網(wǎng)線路簡圖
5 結(jié)論
本文以馬鋼南山電網(wǎng)為分析依據(jù)，對電網(wǎng)電力
常見事故的危害、產(chǎn)生原因、處理方法進(jìn)行了歸納、
總結(jié)和分析。經(jīng)長時間的故障排查和處理過程實踐，
本文中總結(jié)的分析處理方法具有一定的理論價值和
實用性。
收稿日期：2013—01一O4
作者簡介：李慶華(1962一)，男．畢業(yè)于電氣自動化專業(yè)．電氣工程
師．長期從事電氣設(shè)備運行、維護(hù)及管理工作。
(上接第2頁)在保證靈敏度的情況下，建議適當(dāng)增
加零序電流互感器的變比。
【參考文獻(xiàn)】
【l】水利電力部西北電力設(shè)計院編．電力工程電氣設(shè)計手冊[M】．北
京：中國電力出版社。1989．
收稿日期：2013—02—06
作者簡介：鄧敏(1970一)．男．高級工程師，長期從事供配電及發(fā)變電
設(shè)計工作。

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