变电站10kV系统中性点消弧线圈并联小电阻接地技术的研究与应用

　　弁言

　　在电力体系中，以往10kV配电网中性点接处所式主要有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和经小电阻接地三种主要的接地运行方式。配电网的中性点接处所式选择与体系的供电靠得住性、人身及装备平安、继电掩护共同、体系规划需求、运行要求等互相关注[1]。

　　以往中山地域在电网规划实施中10kV配电网体系年夜多采纳消弧线圈接处所式，该方式在赔偿体系的容性电流、减小接地故障残流、快速熄灭电弧、打消瞬时性接地故障方面施展了紧张作用，但消弧线圈接地体系在产生永远性单相接地故障时选线禁绝确，分外是雷雨、台风等恶劣情况中选线禁绝确，这时值班调剂员需逐条断开10kV馈线开关查找、隔离接地故障，增长了调剂员人工选线操作事情量，可能误切非接地故障线路，低落了体系供电靠得住性，同时因为接地故障存续光阴长，单相电压升高，增长了人身触电风险，易造成装备毁坏。

　　为进步10kV体系单相接地故障选线精确率，低落装备毁坏风险，保障人身平安，进步供电靠得住性，本文研讨了10kV体系中性点消弧线圈并联小电阻接地技术，经由过程将该技术利用到变电站10kV体系，实现了10kV体系单相接地故障选线精确率达100%，免去了调剂员人工切除10kV单相接地故障事情量，低落了10kV单相接地故障存续光阴，精确切除永远性故障，保障人身、装备平安，进步了10kV体系供电靠得住性。

　　1 10kV体系中性点消弧线圈接地原理及存在问题

　　10kV体系中性点接处所式选择与配电网架构、运行要求亲密相关。当电网瞬时性单相接地故障率较低、电网收集刚强、电缆出线多、备用容量足够时，宜采纳小电阻接处所式；在电网不够刚强、架空出线多、备用容量欠缺时，为保证靠得住性可斟酌消弧线圈接处所式[1]。以往我国10kV配电网的中性点一样平常采纳经消弧线圈接处所式。

　　1.1 消弧线圈接处所式事情原理

　　变电站主变10kV侧通常为三角形型接线方式，无中性点。10kV体系中性点消弧线圈接处所式接线布局如图1所示，将Z联络接地变接入主变10kV侧的母线上，工资构造中性点，消弧线圈接在Z联络接地变的中性点上，经由过程中性点的消弧线圈向接所在注入一个感性电流来抵消接所在的容性电流，依据赔偿水平的分歧可分为全赔偿、欠赔偿和过赔偿，在电力体系中一样平常采纳过赔偿，脱谐度一样平常在3%～8%。

　　10kV体系正常运行时，合上中性点刀闸，消弧线圈接入中性点，消弧节制装配准时丈量一次电容电流，装配丈量完成后在节制装配面板上显示该段母线的电容电流且依据中性点电压变化丈量出该段母线的对地容抗。当10kV体系产生单相接地时，装配依据所测的对地电容调节消弧线圈电感，输出感性电流进行赔偿。

　　产生单相接地故障时，消弧节制装配经由过程调节消弧线圈档位或触发角角度调节电感年夜小来调节电感电流，应用消弧线圈的电感电流赔偿体系的电容电流，赔偿后的零序电流,使故障点的接地电流小于电弧支持电流到达熄弧后果，对付瞬时性接地故障能起到很好的打消作用，同时因为三相电压之间的线电压仍旧对称，对供电负荷影响不年夜，如许体系可以带故障运行1～2h，不必立即跳闸，进步了供电靠得住性。

　　1.2 消弧线圈接处所式存在的问题

　　在小电流接地体系中，体系产生单相接地时的电宇量具备以下特色[2]：非故障线路3I0的年夜小即是本线路的接地电容电流，故障线路3I0的年夜小即是所有非故障线路的3I0之和，即所有非故障线路的接地电容电流之和；非故障线路的零序电流超前零序电压90o，即零序功率偏向由线路指向母线；故障线路的零序电流滞后零序电压90o，即零序功率偏向由母线指向线路，故障线路与非故障线路的零序功率偏向相反；接地故障处的电流年夜小即是故障线路与非故障线路的接地电容电流的总和，并超前零序电压90o。

　　今朝海内的消弧线圈接地选线装配恰是应用上述故障线路与非故障线路电宇量的特性来断定单相接地故障线路，为调剂员断开故障线路提供根据。

　　因为电网中消弧线圈赔偿电流的存在，小电流接地故障环境繁杂且旌旗灯号微弱，故障选线艰苦。今朝海内外对小电流选线技术进行了年夜量研讨，各厂家研制的微机选线装配原理都是基于零序电流年夜小、功率偏向等参数进行选线判别，在现场现实运行时均存在误选线、漏选线的问题[3]。

　　截止到2016岁尾，中山北部电网共有45座变电站的10kV体系中性点均采纳消弧线圈接处所式运行，表1为此中4座变电站2016年10kV体系单相接地故障及选线统计环境。从表1数据可看出，今朝中山地域10kV体系单相瞬时性接地故障占比拟多，占比约90%，永远性单相接地故障占比拟少，占比约10%，但产生永远性故障后，接地选线装配消弧选线禁绝确率约为28%，增长了调剂员人工选线的操作事情量，存在误操风格险，且故障存续光阴增加，增长了人身、装备风险，影响了供电靠得住性。

　　2 10kV体系中性点消弧线圈并联小电阻接地原理及症结技术

　　今朝中山地域10kV配电网还存在年夜量的架空线路，产生瞬时性接地故障次数较多，为避免10kV体系中性点小电阻接处所式存在瞬时性接地故障跳闸次数过多以及消弧线圈接处所式存在选线精确率不高的毛病，中山供电局研讨并利用了10kV体系中性点消弧线圈并联小电阻的接地技术，在接地故障产生后必定光阴内具有消弧线圈接地体系的性子，接地电弧可由消弧装配熄灭；当故障连续必定光阴，节制装配鉴定为永远性接地故障时，投入小电阻装配，加年夜故障线路零序电流以启动故障线路零序过流掩护切除故障[4-5]，该技术保证10kV线路故障点在高阻接地时也能精确选线，从而切除故障线路。

　　2.1 消弧线圈并联小电阻接处所式事情原理

　　消弧线圈并联小电阻接处所式接线布局如图3所示，该体系主要由接地变压器、中性点刀闸、消弧线圈及其调节装配、小电阻装配，打仗器、节制装配、中性点PT、中性点小电阻CT、中性点消弧线圈CT等构成。

　　中性点PT用来丈量中性点电压、监测中性点电压变化。中性点消弧线圈CT用来监测10kV体系零序电流从而调整消弧线圈电感。小电阻零序电流掩护经由过程中性点小电阻CT采样小电阻零序电流。消弧线圈并联小电阻节制装配则节制主动调谐装配调整消弧线圈电感并节制打仗器投切小电阻。

　　在10kV体系正常运行时，中性点刀闸合上，消弧线圈投入运行，打仗器处于断开状况，10kV体系中性点经消弧线圈接地。当体系产生接地故障时，消弧线圈先动作于赔偿接地电容电流，若故障快速消散则以为是瞬时性接地故障，打仗器不动作，小电阻不投入；当接地故障存续光阴跨越整准时间，则鉴定为体系产生永远性接地故障，此时打仗器动作接通，投入小电阻以发生足够年夜的阻性电流，触发故障馈线零序电流掩护动作，切除故障线路；若2分钟内产生三次以上瞬时性接地故障时，第三次接地故障产生时立即投入小电阻使故障馈线零序过流掩护动作跳闸切除故障线路；当连续投入小电阻达到整准时间后，打仗器动作断开，退出小电阻装配，规复为消弧线圈接处所式。

　　2.2 消弧线圈并联小电阻接处所式症结技术

　　消弧线圈并联小电阻接处所式症结技术主要包含小电阻阻值的选择、小电阻延时投入光阴、投入连续光阴、继电掩护共同等。

　　小电阻阻值拔取。电阻值取小有利于低落体系过电压程度，电阻值取年夜有利于减小故障时的电阻功率，减小小电阻的发烧量从而减小体积，便于现场安装。一样平常IR/IC取值在2～3倍之间,IR为小电阻电流，IC为体系电容电流，此时10kV体系单相接地时过电压限定在2.0～2.2倍相电压内[6]。中性点经小电阻接地体系在选择适宜的接地电阻阻值后，可以顺应必定规模的运行方式变化及电网的成长，此时不必要调整接地电阻，只需对继电掩护的定值加以调整，而接地电阻限定过电压程度和克制谐振过电压的机能不会有显著变化[7]。

　　小电阻延时投入光阴整定。当产生永远性单相接地故障时，消弧线圈开端主动调谐熄灭故障点电弧，颠末一段延时t1后，投入小电阻光阴的选择应年夜于瞬时性单相接地故障的规复光阴，且小于装备带故障运行的容许光阴，t1值可依据各地域电网运行履历调节，调节规模为5s～2h，可在现场安装调试时依据现实运行要求整定[5]。

　　小电阻投入连续光阴整定。小电阻投入后将经由过程较年夜的电流，受其热稳固才能限定，小电阻投入连续光阴t2不宜过长，同时应满意t2>t3+t4+t5+t0，此中t3为10kV馈线零序电流掩护动作出口光阴，t4为10kV馈线开关跳闸光阴，t5为10kV馈线开关拒动后小电阻零序过流掩护动作光阴，t0为10kV馈线重合闸光阴。

　　继电掩护共同选择。如图4所示，10kV体系产生单相接地并投入小电阻后，10kV馈线零序过流掩护按整准时间出口跳本馈线开关切除故障。小电阻零序过流掩护定值年夜小及动作光阴需与馈线零序过流掩护定值年夜小及动作光阴相共同，若馈线零序过流掩护动作失败，小电阻零序过流掩护第一时限跳分段开关，第二时限跳主变变低开关，从而靠得住切除故障，缩短故障存续光阴，保障装备平安。

　　3 10kV体系中性点消弧线圈并联小电阻接地运行策略

　　正常环境下10kV一段母线只能带一套中性点消弧线圈并联小电阻接地装配运行，假如两段10kV母线并列运行且同时带两套消弧线圈并联小电阻接地装配运行，则产生单相接地故障时，同时投入两套中性点小电阻将导致10kV体系中性点电阻值变小，激发故障点电流增年夜，从而造成装备扩展毁坏，因而10kV母线并列运行时只能带一套中性点消弧线圈并联小电阻接地装配运行。

　　正常环境下，10kV母线排列运行，消弧线圈并联小电阻接地装配和主变须对应运行。当单台主变带两段10kV母线并列运行时，该接地装配和主变也须对应运行。详细阐发如下：如图4所示，假设#1主变带10kV1M、2M母线运行，#1接地变退出运行，#2接地变及其接地装配投入运行，当10kV1M母线的馈线产生永远性单相接地故障且拒动时，#2接地变小电阻零序电流掩护动作跳3DL及2DL，此时永远性单相接地故障无法切除仍连续存在，需调剂员人工操作隔离故障，是以#1主变带两段10kV母线并列运行时只容许投入对应的#1接地变及其消弧线圈并联小电阻接地装配，#2主变带两段10kV母线并列运行时只容许投入对应的#2接地变及其消弧线圈并联小电阻接地装配。

　　将一台主变供电的10kV母线转由另一台主变供电时，斟酌两台主变10kV侧并列运行转电倒闸操作进程耗时不长，为避免10kV体系失去中性点消弧线圈并联小电阻接地装配，容许两台接地装配短时并列运行。

　　4 10kV体系中性点消弧线圈并联小电阻接处所式利用实例

　　今朝，中山地域10kV配电网年夜多采纳架空线路和电缆线路混合方式供电。依据以往运行履历，中山地域消弧线圈接处所式选线精确率不高，影响人身、装备平安。2017年开端中山供电局慢慢将10kV体系中性点消弧线圈接处所式改革为消弧线圈并联小电阻接地接处所式。截止到2019年7月尾，已在中山北部电网完成了35座变电站的10kV体系中性点消弧线圈并联小电阻接处所式的改革。

　　备注：时代110kV上南站产生2项2分钟内三次以上瞬时性单相接地故障，小电阻直接投入，故障馈线正确跳闸。

　　4.1 改革计划

　　改革前，10kV体系采纳了中性点消弧线圈接处所式运行，改革时经由过程应用原有的消弧线圈及主动调谐装配，将消弧节制装配调换为消弧线圈并联小电阻节制装配，加装小电阻、打仗器及小电阻CT，即可完成10kV体系中性点消弧线圈并联小电阻接地装配改革，该计划改革工程量小，施工工期短，勤俭了电网投资。

　　改革工程分阶段实施。起首将统一段10kV母线的馈线及电容轮流停电进行零序电流掩护改革，加装零序CT、完美零序电流掩护二次回路，完成零序电流掩护调试。然后将该段10kV母线的接地变距离停电，完成10kV体系中性点消弧线圈并联小电阻接地装配改革。完成上述改革后正式投入该10kV母线中性点消弧线圈并联小电阻接地装配及各馈线、电容零序电流掩护。

　　改革时代，存在一段10kV母线中性点为消弧线圈接处所式，另一段10kV母线中性点为消弧线圈并联小电阻接处所式，制止将中性点经消弧线圈接地的10k V母线与中性点经消弧线圈并联小电阻接地的10k V母线并列运行，并需退出10kV备自投装配。

　　4.2 参数设置

　　小电阻阻值设置。中山供电局变电站10kV体系电容电流最年夜约为120A左右，依据小电阻阻值选择计算公式，斟酌体系过电压程度、热稳固性以及制作安装工艺，现场同一设置装备摆设小电阻的电阻值为16Ω。

　　小电阻延时投入光阴整定。斟酌到中山地域10kV配电网今朝年夜多采纳架空线路与电缆线路混合布局，瞬时性单相接地故障较多，为防止线路瞬时性单相接地故障频仍跳闸，进步供电靠得住性，依据中山地域10kV配电网运行履历将小电阻延时投入光阴整定为10s。

　　小电阻连续投入光阴整定。中山供电局10kV馈线零序过流掩护出口光阴t3为0.6s,10kV馈线开关跳闸光阴t4为60ms,10kV馈线开关拒动后小电阻零序过流掩护动作光阴t5为3s,10kV馈线重合闸光阴t0为5s,斟酌光阴裕度，小电阻连续投入光阴整定为10s。

　　继电掩护定值整定。10kV馈线及电容零序电流掩护定值按躲开最年夜不屈衡电流整定，动作值为一次电流值60A，掩护动作光阴0.6s，馈线重合闸光阴为5s。接地变小电阻零序过流掩护动作定值75A，第一时限为跳分段开关光阴2.5s，第二时限跳对应主变变低开关光阴3s。

　　4.3 运行后果

　　2017年12月完成了220kV仁和站及110kV雁南站、高平站、上南站等4站的消弧线圈并联小电阻接地装配的改革，装配投运后运行环境优越，如表2为2018年上南站等4站消弧线圈并联小电阻接地选线环境统计，无论瞬时性单相接地故障、永远性单相接地故障、2分钟内三次以上瞬时性单相接地故障，消弧线圈并联小电阻接地装配均正确相应，10kV馈线零序过流掩护均正确动作切除故障，确保了10kV装备、人身平安，进步了供电靠得住性。

　　5 结语

　　本文研讨了10kV体系中性点经消弧线圈并联小电阻接地症结技术及响应的运行策略，并在中山供电局推广利用该技术，办理了10kV体系中性点经消弧线圈接处所式存在的永远性单相接地故障选线禁绝问题。经由过程利用该技术，可将10kV体系永远性单相接地故障选线正确率进步到100%，主动切除10kV单相接地故障，免去调剂员人工选线的操作事情量，避免了误切非接地故障线路，进步了10kV用户供电靠得住性，同时低落了10kV接地故障存续光阴，保障了人身、装备平安。