10kV不接地系统的零序保护方式

岳福岗，甄 明，张途晟

(黑龙江省火电第一工程公司，黑龙江哈尔滨150090)

1 故障现象及分析

亚美尼亚110/35/10 kV变电站改造工程是拆除原有旧设备，安装新的国产设备。10 kV配电装置采用江苏东源开关柜，10 kV配电装置有40多个供电回路，每个回路都有零序电流互感器，并配有南京深科博业MR301P通用型保护测控装置。

在变电站改造完成投入运行一段时间后，发生了10 kV多个开关同时跳闸现象，到现场查看10 kV保护装置故障记录都是零序保护动作，其中有一条回路的零序电流比其它回路大。在对该回路检查时发现其一次电缆有一相接地，其它两相没有接地，查看保护定值零序电流一次都是5A。

经分析:在中性点不接地系统中发生单相接地故障时，非故障线路零序电流的大小等于本线路的接地电容电流，故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和。通常故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大，这样由于每个回路的电缆长度不同、电缆截面不同，每个回路的对地电容电流就不同。

2 判断故障的几种方法

2.1 利用零序电压判断接地线路

用10 kV母线上的电压互感器，其一次线圈接成星形，二次绕组有两个线圈，一个接成星形、另一个接成开口三角形，分别供给电压互感器柜上所配的DMR381P电压互感器保护测控装置保护测量电压、零序电压。系统正常时，三相电压正常，三相电压之和为零，开口三角形的二次线圈电压为零，DMR381P电压互感器保护测控装置不动作。当发生单相接地故障时，开口三角形的二次端出现零序电压，DMR381P电压互感器保护测控装置零序电压大于设定值时，经可设定的延时时间，保护动作，发出系统接地故障的报警预告信号，声光报警通知运行人员会及时赶到配电间，检查各条线路的综合保护装置的零序电流。这种方法找故障的线路时间长不能迅速跳开故障回路，所以不采用。

2.2 利用MR301P通用型保护测控装置中零序电流保护

在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，非故障线路零序电流的大小等于本线路的接地电容电流。根据这一原则，利用MR301P通用型保护测控装置零序电流保护区分出接地故障线路。这样首先根据每条线路的长度、截面由公式计算出对地的电容电流给出相应的零序保护定值每条线路不一样。当线路发生单相接地时，会产生零序电流，零序电流由专用的零序互感器输入装置，当零序电流大于设定的零序电流定值时，经可设定的延时时间，保护动作，跳开关。这种方法需要计算出每条线路的电容电流。由于10 kV出线回路较多，并且每个线路到下一级变电站，又是T接出其它线路，又是电缆，又是架空线路长度截面，不好统计，情况复杂，不利于计算，即使计算出来也不十分准确，会造成开关误动现象，所以这种方法也不被采用。

2.3 利用MR301P通用型保护测控装置中零序电流带方向保护(零序功率原理)

在中性点不接地的电网中发生单相接地故障时，非故障线路的零序电流超前零序电压90°，故障线路的零序电流滞后零序电压90°，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°。根据这一原则，可以利用零序方向元件区分出接地故障线路。对不接地电网，可采用零序电压、零序电流的基波分量作判据，如图1所示［1］。

图1 单相接地时，三相系统中电容、电流的分布

当馈出线正常运行时，由于线路与大地间存在分布电容，因此零序电流(3I0)超前零序电压(3U0)90°，其方向为母线流向线路;当馈出线发生单相接地时，该线路始端的零序电流(3I0)为整个电网非故障元件的零序电容电流之和，其方向流向母线。因此，保护测控装置单相接地选线的判断条件为:

1)零序电流(3I0)大于设定值。

2)零序电压(3U0)大于设定值。

3)零序功率方向满足。

满足上述条件且经过设定时间，接地保护动作，跳开相应回路，如图2所示。采用这种保护方式可以满足电网的要求，提高系统运行稳定性。

图2 动作区图

3 一次零序电流互感器电缆接线的注意事项

3.1 零序电流互感器穿过电力电缆和接地线时，不论零序电流互感器与电缆头接地线的相对位置如何，零序电流互感器与接地线的关系应掌握一个原则:电缆两端端部接地线与电缆金属护层、大地形成的闭合回路不得与零序电流互感器匝链，即当电缆接地线在零序电流互感器以下时，接地线应直接接地;接地线在零序电流互感器以上时，接地线应穿过零序电流互感器接地，同时，由电缆头至零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘，对地绝缘电阻值应不低于50 kΩ，防止电缆接地时的零序电流在零序电流互感器前面泄漏，造成误判断。

3.2 零序电流互感器的极性。各配电线路的零序电流互感器的极性必须一致，并满足厂家要求(一般沿配电盘柜向线路方向流出为正)。

3.3 某些线路出线为双电缆时。为保证线路零序电流的准确测量，每条出线电缆应尽可能采用一根电缆，对负荷较大的线路可采用大截面铜心电缆;采用双电缆并列时，应尽可能选用内径较大的零序电流互感器，将两根电缆同时穿入零序互感器。

4 整体调试

安装完毕，一、二次线接完后，10 kV配电装置没送电之前必须做好系统调试，以利于及时发现施工中存在的问题。

1)在10 kV配电间母线电压互感器柜内将电压互感器拉至检修位，断开二次插头，防止二次加压反到一次带电。

2)用继电保护综合测试仪电流电压测试项，将TV开口三角的零序电压引出线a相头(极性端)引出线接继电保护综合测试仪A相电压输出端子、将TV开口三角的零序电压引出线c相尾(非极性端)引出线接继电保护综合测试仪N相电压输出端子，模拟零序电压。

3)将一跟导线穿过零序电流互感器，导线一端接继电保护综合测试仪A相电流输出端子，另一端接继电保护综合测试仪N相电电流输出端子，摸拟一次零序电流，方向是由母线流向线路。

4)打开继电保护综合测试仪调整电流电压幅值输入所给电流电压定值，使电流超前电压90°，调整电流电压保护不动，使电流滞后电压90°，调整电流电压保护动作，跳开关，这说明保护动作正确，满足要求，可以投入使用。

5 结束语

通过上述分析，10 kV不接地系统零序保护方 式最佳方案为零序电流带方向保护与零序电压报 警系统的结合使用，这样，即使发生单相接地，零序 电流也不一定满足零序电流定值或方向要求而产 生保护拒动，而且，这时零序电压报警系统会通知 运行人员进行故障处理，避免了事故势态扩大，提 高了系统运行稳定性。

［1］霍利民.电力系统继电保护［M］.北京:中国电力出版社，2008.