小電流接地系統(tǒng)兩點(diǎn)異相接地的故障分析

房雪雷， 馬　娟

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心， 安徽　合肥　230022；

2.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 安徽　合肥230022)

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小電流接地系統(tǒng)兩點(diǎn)異相接地的故障分析

房雪雷1,2， 馬娟1,2

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心， 安徽合肥230022；

2.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 安徽合肥230022)

摘要：根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生的一起導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的故障，分析了不同接地情況下對(duì)小電流接地系統(tǒng)運(yùn)行的影響，給出了線路電流互感器不完全星形接線時(shí)，互感器中性線斷線對(duì)線路保護(hù)的影響，對(duì)調(diào)度和變電運(yùn)維人員處理相關(guān)異常情況具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：兩點(diǎn)異相接地；不完全星形接線；CT中性線斷線

0引言

我國(guó)電網(wǎng)中110kV以下的電力系統(tǒng)從供電可靠性、過(guò)電壓、絕緣成本與工藝、改善保護(hù)設(shè)備的工作特性和對(duì)弱電通訊的干擾等方面出發(fā)，多采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。單相接地時(shí)不跳閘，由母線絕緣監(jiān)察裝置報(bào)警提醒運(yùn)維人員查找接地點(diǎn)，接地電網(wǎng)可帶單相接地運(yùn)行2小時(shí)。出線電流互感器有時(shí)采用不完全星形接線，減少成本的同時(shí)，降低不同線路出現(xiàn)兩點(diǎn)異相接地時(shí)的跳閘率。

1故障分析

1.1故障經(jīng)過(guò)

2011年5月2日,雷雨天氣，如圖1所示，某110kV變電站1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，主變各側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘。跳閘前1號(hào)主變所連接的10kV母線絕緣檢測(cè)裝置發(fā)B相接地告警信號(hào)，保護(hù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后調(diào)取差動(dòng)保護(hù)信息，并檢查差動(dòng)CT回路接線及繞組使用均正確，事故處理中，調(diào)度下令用2號(hào)主變恢復(fù)失壓的10kV I段母線負(fù)荷，合上出線WS線線路開(kāi)關(guān)時(shí)，10kV母線絕緣檢測(cè)裝置發(fā)C相接地告警信號(hào)。現(xiàn)場(chǎng)站內(nèi)巡視回報(bào)1號(hào)主變差動(dòng)范圍內(nèi)(10kV側(cè)高壓電纜終端頭)發(fā)生一處B相擊穿接地，之后線路巡視回報(bào)WS線距離該變電站12km處C相導(dǎo)線斷線落地。保護(hù)人員繼續(xù)對(duì)WS線線路保護(hù)裝置檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流互感器二次接線N端子連片處松脫。從現(xiàn)象上看，這是一起典型的兩點(diǎn)異相對(duì)地短路導(dǎo)致電網(wǎng)跳閘的故障。

圖1

1.2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作分析

圖2

1.3線路保護(hù)拒動(dòng)分析

現(xiàn)場(chǎng)事故處理過(guò)程中在恢復(fù)送電時(shí)，當(dāng)合上出線WS線路開(kāi)關(guān)時(shí)，母線報(bào)C相接地信號(hào)。線路工區(qū)帶電查線回報(bào)WS線距離受端變電站12km處C相導(dǎo)線雷擊斷線后落地。結(jié)合主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作信息的檢查，兩點(diǎn)異相接地是導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因，同時(shí)兩點(diǎn)異相接地時(shí)，WS線的線路保護(hù)拒動(dòng)，拒動(dòng)原因需要進(jìn)一步分析。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)線路故障越級(jí)跳閘導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大的事故，分析拒動(dòng)原因可考慮的范圍包括：1)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)異常；2)跳閘線圈失壓；3)控制回路斷線或異常；4)保護(hù)定值整定不當(dāng)；5)保護(hù)裝置異常等。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，WS線線路開(kāi)關(guān)及控制回路無(wú)異常，線路保護(hù)定值沒(méi)有問(wèn)題。該線路電流互感器二次回路采用的是不完全星形接線。對(duì)于小電流接地系統(tǒng)，不完全星形接線不但節(jié)約了一相電流互感器的投資，在同一母線的不同出線發(fā)生異相接地故障時(shí)，可使兩條線路同時(shí)跳開(kāi)的幾率下降2/3?？墒荳S線線路接地相是接有電流互感器的C相，排除線路電流互感器不完全星形接線導(dǎo)致線路保護(hù)不動(dòng)作的可能?，F(xiàn)場(chǎng)檢查保護(hù)裝置時(shí)，發(fā)現(xiàn)該線路電流互感器二次接線N回路連片松脫，即N回路是斷線狀態(tài)。針對(duì)不完全星形接線的電流互感器中性線斷線，分析如下。

1.3.1系統(tǒng)正常運(yùn)行

圖3aCT中性線斷線示意圖圖3bCT等效電流源原理圖圖3cCT等效電壓源原理圖

則流過(guò)電流互感器的電流：

(1)

1.3.2線路發(fā)生對(duì)稱(chēng)性的三相短路

則流過(guò)電流互感器的故障電流，由式(1)得：

(2)

1.3.3發(fā)生兩相間短路

則流過(guò)電流互感器的故障電流，由式(1)得：

(3)

則流過(guò)電流互感器的故障電流，由式(1)得：

(4)

1.3.4發(fā)生兩相對(duì)地接地短路

如當(dāng)發(fā)生A、C兩相對(duì)地接地短路，考慮到ZΣ1=ZΣ2，ZΣ0的值不定(正序阻抗ZΣ1、負(fù)序阻抗ZΣ2、零序阻抗ZΣ0)，分兩種極限情況：

所以，

(5)

(6)

圖4　II段過(guò)流保護(hù)速斷保護(hù)配合

本案中異相接地的一處先發(fā)生在主變的差動(dòng)保護(hù)范圍(B相)，之后WS線線路末端在遭受雷擊后C相斷線落地，導(dǎo)致兩點(diǎn)異相接地形成，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，切除B相接地的故障點(diǎn)，同時(shí)也將C相接地的線路從電網(wǎng)中隔離。如果C相接地的線路故障點(diǎn)在該線路速斷保護(hù)范圍，速斷保護(hù)應(yīng)動(dòng)作并出口跳開(kāi)該線路開(kāi)關(guān)，如果在過(guò)流II段保護(hù)范圍，過(guò)流II段保護(hù)應(yīng)動(dòng)作，但在主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后切除故障電動(dòng)勢(shì)后該保護(hù)返回，所以該線路過(guò)流II段保護(hù)應(yīng)動(dòng)作但不出口跳閘。因本案發(fā)生雷擊斷線接地的線路采用的是不完全星形接線，且線路電流互感器二次接線N回路連片未連接，中性線斷線導(dǎo)致該線路保護(hù)范圍縮短，經(jīng)巡線發(fā)現(xiàn)C相雷擊斷線落地處處于該線路末端，因中性線斷線導(dǎo)致過(guò)流II段保護(hù)拒動(dòng)，增加了故障性質(zhì)判斷的難度。

2改進(jìn)建議

根據(jù)以上故障情況和分析，提出以下建議：

(1)加強(qiáng)對(duì)主變低壓側(cè)套管引出線至高壓開(kāi)關(guān)室之間穿墻套管、避雷器、母排及其支撐絕緣子的絕緣檢查和巡視力度。迎峰度夏期間設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度高，負(fù)荷率比較高，設(shè)備消缺時(shí)間窗口安排困難。對(duì)不易觀察到的高壓穿墻套管處、主變內(nèi)部、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)和封閉母線，在迎峰度夏期之前和期間，用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行定量測(cè)溫，對(duì)負(fù)荷率高低情況下的熱成像圖進(jìn)行比對(duì)以發(fā)現(xiàn)缺陷，注意紅外熱成像儀的距離系數(shù)的選擇，測(cè)量時(shí)間最好選擇傍晚。高壓穿墻套管處的熱缺陷部位主要是引流接頭，實(shí)際運(yùn)行中也發(fā)現(xiàn)過(guò)支撐板未開(kāi)縫造成的渦流發(fā)熱。此外，對(duì)低壓側(cè)母排絕緣防護(hù)套的觀察注意顏色有無(wú)變灰色。對(duì)避雷器的檢查注意有無(wú)密封滲水現(xiàn)象，對(duì)支柱絕緣子或絕緣子注意外絕緣有無(wú)污穢、裂縫等缺陷，加強(qiáng)日常維護(hù)工作。另外，母線電壓互感器的高壓側(cè)也要注意加強(qiáng)檢查巡視和維護(hù)力度。

(2)在保護(hù)試驗(yàn)結(jié)束后，正確使用萬(wàn)用表歐姆檔檢查CT二次回路是導(dǎo)通狀態(tài)，確認(rèn)回路封閉完好，再將電流連片連上并擰緊。否則一旦回路不通，在故障時(shí)保護(hù)有可能拒動(dòng)。檢測(cè)N相接通與否，可以通入三相不平衡電流，通過(guò)裝置或鉗形電流表測(cè)量N相流過(guò)電流，可以保證N相接入正確。送電時(shí)，測(cè)量N相電流，由于三相不是絕對(duì)上的平衡，N相電流應(yīng)該有十幾到幾十毫安，可以判斷N相完好，切不可觀測(cè)到N相為零就判斷N相已經(jīng)接好。

3結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際運(yùn)行中，小電流接地系統(tǒng)側(cè)發(fā)單相接地信號(hào)，在對(duì)出線線路進(jìn)行拉路查找未查找到故障點(diǎn)時(shí)，站內(nèi)巡視應(yīng)注意主變低壓側(cè)套管到高壓開(kāi)關(guān)室之間的巡視，尤其對(duì)主變差動(dòng)范圍的單相接地，處理要謹(jǐn)慎，防止多點(diǎn)異相接地導(dǎo)致主變差動(dòng)動(dòng)作。對(duì)線路故障時(shí)線路保護(hù)拒動(dòng)導(dǎo)致越級(jí)跳閘的現(xiàn)場(chǎng)檢查中，應(yīng)對(duì)電流互感器二次接線部分進(jìn)行詳細(xì)檢查。

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[責(zé)任編輯：王敏]

Fault Analysis of Two Points Out-Phase Grounding for Small Current Neutral Grounding System

FANGXue-lei1,2,MAJuan1,2

(1.TrainingCentreofStateGridAnhuiElectricPowerCorporation,Hefei230022,China;2.AnhuiElectricalEngineeringProfessionalTechniqueCollege,Hefei230022,China)

Abstract:Based on the fault causing the differential protection action of main transformer in actual operation, this paper analyzes the impacts on the operation of small current neutral grounding system under different grounding conditions, provides the impact of neutral wire break of current transformer on line protection when the current transformer is imperfect star connection, and has a certain guiding significance for dispatchers and operation maintenance personnel of substation to deal with related abnormal conditions.

Key words:two points out-phase grounding; imperfect star connection; neutral wire break in CT

中圖分類(lèi)號(hào)：TM771

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-9706(2016)01- 0022- 05

作者簡(jiǎn)介：房雪雷(1969-)，男，安徽阜陽(yáng)人，國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心技術(shù)技能培訓(xùn)部教師，講師，從事調(diào)度、變電運(yùn)維、線路運(yùn)檢培訓(xùn)教學(xué)工作。

收稿日期：2015-12- 08

馬娟(1985-)，女，安徽淮北人，國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心技術(shù)技能培訓(xùn)部教師，碩士，講師，從事繼電保護(hù)、調(diào)度自動(dòng)化培訓(xùn)教學(xué)工作。