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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(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月10日
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2013年第6期
總第160期
冶 金 動(dòng) 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(diǎn)，針對(duì)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(duì)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(hào)】TM862 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】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(diǎn)經(jīng)電阻接地有如下優(yōu)點(diǎn)：(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(diǎn)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(huì)發(fā)生接地變誤跳
的現(xiàn)象，本文針對(duì)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(shí)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(dòng)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(dòng)作時(shí)限1．5 S)；母線單相接地
裝置的一次動(dòng)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(dòng)作時(shí)限2．0 S)，母線單相接地接地保護(hù)同時(shí)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(dòng)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(shí)分段運(yùn)行，每段母線
2
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METALLURGICAL POWER
2013年第6期
總第160期
接一臺(tái)250 kVA的Z型變壓器，S~=250 kVA，
F10．5 kV， (3．4+j8．8)n；其中性點(diǎn)通過10 Q
小電阻接地，該電阻在保護(hù)動(dòng)作時(shí)間內(nèi)(4 s)能通過
約550 A電流。
某線路單相接地時(shí)，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(jì)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(jì)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(yùn)
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(shí)，按照上述整定
值，接地變應(yīng)該不會(huì)誤動(dòng)。
3．2 接地變誤動(dòng)原因
3-2．1 一條線路參數(shù)不對(duì)稱，另一條線路高阻接地
對(duì)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(duì)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(shí)，認(rèn)
為線電壓基本平衡，保護(hù)整定時(shí)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(shí)，存在一零序電
壓源，若另一線路2此時(shí)發(fā)生了單相高阻接地，產(chǎn)生
了另一個(gè)零序電壓源，較小的零序電流不足以啟動(dòng)
零序電流保護(hù)，此時(shí)系統(tǒng)有兩個(gè)零序電壓源同時(shí)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(shí)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(dòng)作值，而接地變上零序電流達(dá)到了動(dòng)作值，
導(dǎo)致接地變誤動(dòng)。
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(dòng)本線路
零序電流保護(hù)，但接地變上零序電流疊加可能會(huì)使
接地變誤動(dòng)。
(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(dòng)，若1．5 s時(shí)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(dòng)，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(huì)
導(dǎo)致接地變和線路的實(shí)際動(dòng)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(dòng)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(dòng)，接地變零序后備保護(hù)動(dòng)作。
4 改進(jìn)措施
從上面分析可知，接地變誤動(dòng)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(gè)零序電壓源同時(shí)作用時(shí)，接地變上故障零
序電流疊加不大于2×25 A，對(duì)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(huì)
誤動(dòng)。
另外，將接地變的動(dòng)作時(shí)間延長至線路的2倍
以上，如接地變的動(dòng)作時(shí)間改為3．5 s，對(duì)于3．2．2條
的第(2)種情況，在接地變動(dòng)作之前，兩條故障線路
均已先后切除，保證接地變不會(huì)誤動(dòng)。
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(huì)減小誤差；對(duì)于電容電流較大的
系統(tǒng)， (下轉(zhuǎn)第5頁)
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h虹1TAI，LURGICAL POWER 5
引起自動(dòng)保護(hù)裝置誤動(dòng)；
(7)在切斷各專用直流回路時(shí)，切斷時(shí)間不得超
過3 s，不論回路接地與否均應(yīng)及時(shí)合上。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某
一專用直流回路有接地時(shí)，應(yīng)及時(shí)找出接地點(diǎn)，盡快
消除。
當(dāng)采用上述方法仍不能查找出接地點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)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(shí)，由于線電壓的大小和相位不變(仍1日對(duì)稱)，因?yàn)?
系統(tǒng)的絕緣是按線電壓設(shè)計(jì)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(yùn)行不
超過2 h，但應(yīng)立即對(duì)接地故障點(diǎn)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(hào)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(shí)向礦部調(diào)度匯報(bào)，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(diǎn)。
(2)利用母線分段，把電網(wǎng)分割成電氣上不聯(lián)接
的幾個(gè)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(gè)接地點(diǎn))，進(jìn)行接地故障點(diǎn)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(shí)間內(nèi)尋
找接地點(diǎn)。首先針對(duì)該線路進(jìn)行巡視，并利用拉油
閘、跌落保險(xiǎn)的方法逐段尋找。若超過規(guī)定時(shí)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(shí)，應(yīng)及時(shí)
了解高壓設(shè)備的開機(jī)、停機(jī)情況，重點(diǎn)檢查這些高壓
設(shè)備，常常能準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)，大大節(jié)省了查找時(shí)
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(duì)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(shí)間的故障排查和處理過程實(shí)踐，
本文中總結(jié)的分析處理方法具有一定的理論價(jià)值和
實(shí)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(dòng)化專業(yè)．電氣工程
師．長期從事電氣設(shè)備運(yùn)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(jì)院編．電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[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(jí)工程師，長期從事供配電及發(fā)變電
設(shè)計(jì)工作。

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