变电站10kV系统单相接地故障分析

变电站 10kV系统单相接地故障分析

摘要

10kV系统主要有两种运行模式。中性点不接地，中性点通过小电阻接地。快速确定单相接地故障线路是保护配电网络的关键问题。本文着眼于10kV系统中低地线选择的作用；简要介绍了原理和程序，分析了在配电网中使用微弹性接地法的问题和程序。

关键词:中性点不接地;小电流接地选线;经小电阻接地

1、关于10kV中性点不接地系统单相接地故障的分析及处理方法

1.1小电流接地系统的优点及存在的问题

使用不接地中性点运行方式的最大优点是发生单相接地故障时。系统电压的对称性没有被打破。对大面积、复杂用户和提高供电可靠性的用户不影响持续供电。然而，从长远来看，无故障的两相对地电压增加至1.732倍，可以断开绝缘中的薄弱环节，使其变成相间短路。事故将影响消费者正常用电。同时，电弧接地会导致整个系统过电压，损坏设备并破坏系统的安全运行。所以当同相发生接地故障时；必须及时发现并清除错误线。

1.2最初处理10kV单相接地故障的选线方法

在过去常规变电站应对10kV相接地故障选线的第一种方法是使用绝缘监测装置。当使用与公共母线相连的三相五柱电压互感器发生单相接地故障时，零电压施加到空三角形的第二端，电压继电器起报警作用。系统接地故障一一越过线路。这个方法准确，投资小；简单的电线；保证了运行和维护的顺利进行，但会减慢和影响故障线路的持续供电，不满足可靠供电的要求。

1.3中性点不接地系统的小电流接地选线功能

10kV系统主导架空线和与电缆混合的架空线。由于单相接地故障概率高，系

统电容小，中性点不接地。10kV系统采用集中微机电流接地选择。自1950年代

后期以来，我国一直在开发当前的地线选择工具。已经提出了各种线路选择选项

并且已经开发了相关设备。上述装置的基本原理是在小电流系统中发生单相接地时。故障线路的零序电流等于非故障线路的零序电流之和。原则上这是该组中最

大的样本值；但CT误差、抽样误差信号干扰和线路长度差别很大。这可以设置

为排序过程中的第二步或第三步，通常不会起作用。跳过前三个。所以第一步是

对所有收集到的流进行排序，选择流最大的前三个。使用的原则是比较价值的概念。在第二步中，在前三点，使用了比较水平的概念；这意味着电流之间或电流

和电压之间的方向。操作模式的变化；可以克服接地电阻和线路长度，无需调整。

10kV系统的电流低地线选择功能是由连接母线和监控系统的馈线保护装置完

成的。当系统连接时，零连续电压上升到3UO。每个设备都通过网络互连，因此

可以共享信息。当系统突然改变电压，电压超过10V时，它由中央测量装置检测。将其发送到所有主节点。计算连续零电压3U0的输出电流和零互连电流3I0矢量。主站通过比较与母线相连的五次谐波或五次谐波的方向来确定接地点的位置，从

而确定接地点的位置。只有这样机器才能确定故障的位置并将其报告给本地观察者。

2、中性点经小电阻接地系统单相接地故障的分析及处理方法

2.1 10kV系统采用中性点经小电阻接地方式的原因

当电容电流较大的配电网发生单相接地时，故障电流大，单相接地故障极易

形成相间短路。特别是当电缆发生单相接地时。断了的地线不能自动熄灭，如果

周围绝缘着火，切断接地过电压，应尽快切断电缆，以免故障扩大。如果继电器

的及时保护没有消除错误，很容易发展成一步步的缺陷；或“烧毁公司”。大的

接地电流不仅威胁人身安全，而且严重影响供电的安全性和可靠性，扰乱环境中

的通信。随着城乡电力线路的改造和配电网的不断发展，电缆线路的比重逐年增加。这些是在地下模式下运行的每个变电站的10kV总线。

2.2 中性点经小电阻接地方式发生单相接地故障时对保护的影响

虽然小电阻接地故障的直接切换方式对快速排除缺陷起到了积极的作用，但仍有少数10kV架空出线或混线架空出线。单相接地错误发生并增加。影响当前分布的三步游。据统计，这些单阶段错误中有90%以上是临时错误。一般馈线故障停电后检查线路时，未发现明显故障点，1-2小时后馈线试输出成功。所以适用于10kV馈线等单相接地暂态故障。给馈线增加三相一次重合闸功能可以大大改善馈线电源的断开，但应考虑以下问题：

A、为了防止变电站10kV馈线近端短路造成主变线圈损坏或断路器事故，必须设置电流速断保护闭锁重合闸的方式。

B、对于电缆和架空混合线路，可以考虑采用安全性较高的单相接地故障三相一次重合闸方案，此时故障线路的断路器开断和重合的短路电流主要是由单相接地故障时10kV中性点的电压和中性点16Ω电阻所确定的阻性电流（在设计中电阻的选择使得阻性电流远大于容性电流），约为400A。

C、一些远离变电站的10kV开闭所，如果短路电流较小，也可以考虑采用开关位置不对应重合闸方式。

针对以上问题，对原有变电站进行10kV中性点经16Ω电阻接地改造的同时对站内的10kV馈线三相一次重合闸的逻辑作了改进，使微机保护具有3种重合闸方式的功能;

（1）单相接地重合闸：单相接地启动重合闸，其它故障不重合。（2）速断闭锁重合闸：电流速断保护闭锁重合闸。（3）不对应重合闸：开关位置不对应启动重合闸。

结语

随着城乡产业的快速发展，承载能力逐年增加，线路长度不断增加。10kV线路电容电流也会增加。10kV中性点不接地系统的长期运行将通过小电阻逐步转变为中性点接地方式。

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