一起接地变保护动作跳闸原因的分析.pdf

技术与应用 2010 年第 9 期 88 一起接地变保护动作跳闸原因的分析 卢纯义 张 良 杨金飞 金华电业局 浙江 金华 321001 摘要 由于接地变中性点避雷器击穿 使 10kV 系统由中性点经消弧线圈接地系统变为中性点 经小电阻接地系统 当 10kV 系统发生 B 相接地故障时 虽然故障点不在接地变 但接地变 A C 相电流互感器测得很大的电流 超过过流 I 段定值 使接地变跳开 本文对保护动作的原因及故 障点进行了分析 并提出了相关的解决对策 关键词 接地变 避雷器 中性点经小电阻接地 Analysis on a Relay Action of Earthed Transformer Lu Chunyi Zhang Liang Yang Jinfei Jinhua Electric Power Bureau Jinhua Zhejiang 321001 Abstract For the breakthrough of the neutral arrester of the earthed transformer the 10kV system becomes from the arc suppression coil neutral grounding system to the low resistance neutral grounding system While the B phase of the 10kV system is under the earth fault although the fault point is not on the earthed transformer the testing current of the current transformer on A and C phase is much greater than the value of the section I so the earthed transformer will action This paper analysis the reasons of the protection action and the fault points and proposes the related solutions Key words earthed transformer arrester low resistance neutral grounding 1 引言 110kV 变电站内现在一般采用接地变作为 10kV 站用变 它一般有两个用途 供给变电站使 用的低压交流电源 是在 10kV 侧形成人为的中 性点 同消弧线圈相结合 用于 10kV 发生接地时 补偿接地电容电流 消除接地点电弧 为了保护消 弧线圈和接地变一般在接地变中性点加装避雷器 以便在发生雷击等情况中性点过电压时保护消弧线 圈和接地变 近年来中性点避雷器损坏的次数较多 接地变保护动作也较多 特别是今年天气异常雷雨 天气较多 发生的频率较高 我对其原因进行分析 2 保护动作情况 110kV 某变电所 10kV 2 接地变过流 I 段保护 动作 跳开接地变开关 变电所的微机故障录波器 和 2 接地变保护完整的记录此过程 电压电流及动 作情况如图 1 所示 abU bcU caU 在图上未反映 实际情况是这三个电压一直对称 从波形图上可知 10kV 系统 B 相从发生故障到故障消失共计 800ms 左右 其中 B 相从不完全接地到完全接地约 260ms 而从完全接地 2 接地变 启动元件动作到 2 接地变 开关跳开即 2 接地变 TWJ 动作约 300ms 此期间 A C 相电流互感器测得很大的电流并且几乎相同 有效值达 1 16A 大于过流 I 段整定值 1A 时间 0 2s 2 接地变开关跳开后故障仍持续 200 余 ms 10kV 开关室中未发现任何异常和异味 2 接地变小室有 异味 发现其中性点避雷器损坏严重 估计已击穿 当时天气下暴雨而且有雷电 3 保护动作原因分析 3 1 系统运行方式和接地变结构 本变电所一次系统运行方式为 1 主变带 10kVI 段运行 2 主变带 10kVII 段运行 10kV 母分开关热 备用 1 接地变挂 10kVI 段运行 2 接地变挂 10kVII 段运行 且 1 2 接地变中性点经消弧线圈接地 1 2 接地变都为 Z 型接地变 其铁芯为三相三柱 式 每一铁芯柱上有两个匝数相等 绕相相同的绕组 反极性串联使通过线圈的电流大小相等 方向相反 其主要特点是 当电网正常运行时即三相平衡负荷 技术与应用 2010 年第 9 期 89 图 1 2 接地变保护动作波形图 时 Z 型变的励磁电流很小 故损耗很小 呈高阻状 态 当发生单相接地故障产生零序电压时 则呈低阻 状态 变压器对地能产生故障电流 由于 Z 型变具 有结构简单 体积小 损耗小等优势 因而 Z 型变 作为接地系统的辅助设备得以广泛应用 1 3 2 系统运行方式变化 消弧线圈与避雷器并联接在接地变高压侧中性 点上 由于避雷器着雷击等原因绝缘下降使得 0 RL 0 R 击穿后的避雷器电阻 L 消弧线 圈的电感 使系统运行方式发生变化 由中性点经 消弧线圈接地系统变为中性点经 小 电阻接地系 统 如图 2 所示 这样整个 10kV II 段系统由不接 地系统变为接地系统 接地电阻较小 根据保护跳 闸动作报文 二次电流 1 16A 折算到一次得接地变 绕组中的相电流 主要是零序电流 0 I 为 1 15 800 5 185 6A B 相几乎金属性接地 过渡电阻 t R约为 零 中性点电压上升为相电压 10 5 1 732 6 062kV 因此可得中性点电阻即避雷器的衰减电阻为 0 0 6062 10 89 3 185 6 3 U R I 3 3 故障原因及故障点分析 当 B 相接地时无论接地点在接地变间隔 母线 图 2 系统接地方式变化示意图 还是各条出线上 中性点经电阻接地的 Z 型接地变 零序电流分布见图 3 2 母线到接地变的电缆线路很 短 其对地电容电流可以忽略不计 发生 B 相接地 故障后 接地变 A C 相的电流基本为零序电流 所以这两相的电流几乎相同 根据发生单相接地的 不同位置 其详细电流分布图分别为接地变接地见 图 4 和其他出线接地见图 5 3 图 4 图 5 中长箭头 表示电容电流 短箭头表示故障电流 根据图 4 图 5 可知无论接地点在哪儿主变和接地变中流过电 流是一样的不能由它们判断故障点 由于接地变 CT 安装在开关柜中 所以流过接地变 CT 的电流是不 一样的 如果接地点在接地变间隔那么接地变二次 B 相电流是其他两相的两倍 如果接地点在各出线 上那么接地变二次 B 相电流和其他两相电流相等 技术与应用 2010 年第 9 期 90 由于接地变上 B 相未安装电流互感器并且零序电 流保护停用 所以由接地变保护电流中也无法判断 图 3 单相接地时 Z 型接地变零序电流分布图 图 4 中性点经 小 电阻接地电网中 接地变单相接地时的电流分布图 图 5 中性点经 小 电阻接地电网中 出线单相接地时的电流分布图 根据故障录波图和 2 接地变保护动作事件及 波形图 接地变跳开后 母线电压并未恢复正常 故障依然持续 200 余毫秒 加上高试人员对 2 接地 变相关设备做了全套试验 结果显示除中性点避雷 器外接地变间隔相关设备完好无损 故可判定故障 点不在接地变间隔 应该在母线或其中一条出线的 B 相上 由于各条 10kV 出线上 B 相也都未安装电 流互感器并且零序电流保护停用 A C 相电流互 感器只能测量到微小的电容电流 所以各出线过流 保护不会动作也不知道故障线路 母线故障的可能 性非常小 如果是母线故障不可能是暂时故障 而 且在 10kV 开关室中未发现任何异常和异味 后经 供电局对可能出现故障的 10kV 出线检查发现一出 线线路上 B 相有明显放电痕迹 对线路避雷器试验 发现 B 相避雷器损坏 4 结论 通过以上分析可知 由于接地变中性点避雷器 击穿或其他原因导致绝缘下降 使系统运行方式发 生变化 由中性点经消弧线圈接地系统变为中性点 经 小 电阻接地系统后 当 10kV 系统发生单相 接地故障时 将导致接地变误动 所以接地变中性 点避雷器应该选用质量好的抗雷击能力强的产品 在实际检查发现接地变中性点避雷器质量不好比例 较高甚至有一些参数匹配不对 因此在保护配置上 接地变保护最好把 A B C 三相保护都配齐以便故 障快速隔离和故障原因的查找 参考文献 1 于立涛等 浦项站中性点经小电阻接地的方案与设 计 J 继电器 2004 20 43 45 2 陈建华 接地变压器的应用 J 甘肃电力技术 2