变电站10kV系统接地方式技术改造电工电气（2017 No.9)
变电站10 kV系统接地方式技术改造
谢明磊
(广东电网有限责任公司梅州供电局，广东梅州514021)
摘要：为兼顾供电可靠性和人身设备安全，保证发生单相瞬时故障时能促进弧光自熄，且当发生 永久性接地故障则发出跳闸信号切除故障线路，将110k V丙村变电站10k V不接地系统改造成故障相经
电抗器接地系统，阐述了故障相经小电抗接地方式的工作原理，并给出了具体技术改造方案和注意事项，现场调试结果表明，该站技术改造达到了预期目的。
关键词：不接地系统；故障相经电抗器接地；技术改造
中图分类号：TM645 文献标识码：B文章编号：1007-3175(2017)09-0041-03
Technical Transformation of 10 kV Power System
Grounding Method for Substations
XIE Ming-lei
CMeizhou Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Corporation, Meizhou 514021, China) Abstract: In order to balance power supply reliability and the safety of personnel and equipment, to guarantee the arc light self-extinguishing when the single-phase transient fault occurs, and to send a trip signal to cut off the fault line when a permanent grounding fault occurs, the 10 kV isolated neutral system of 110kV Bing village substation was reformed to become the reactor grounding system through faulty phase. This paper expounded the working principle of reactor grounding through faulty phase mode and gave the concrete technical transformation plan and matters need attention. The field debugging result shows that this technical transformation reaches the expected goal.
Key words: isolated neutral system; reactor grounding through faulty phase; technical transformation
0引言
目前我国各电压等级变电站10k V侧接地类型 主要有三种：中性点不接地、中性点经小电阻接地 和中性点经消弧线圈接地。采用何种接地方式与供 电可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护等密切相关，是保障人身和设备安全及系统可靠、稳定运 行的重要条件。中性点不接地系统主要适用于单相 接地故障电容电流不大于10 A系统[1]，结构简单，投资少，单相故障时仍可运行1〜2h，有利于提 高供电可靠性。
是我国早期变电站10k V侧采用较 多的一种接地方式。
但是近年来随着配网电缆比例大幅增加，系统 对地电容电流增大，易造成接地电弧无法自媳，进 一步导致相间故障扩大故障范围，故新建变电站10k V侧已多不采用该种接地方式。中性点经小电阻接地系统能快速检测出故障线路，同时将故障快 速切除，限制非故障相电压升高，对设备绝缘要求 较低，造价较少，有利于发生故障时保障人身设备 安全[2]。但是故障电流较大，跳闸次数多，不利于 提高供电可靠性。中性点经消弧线圈接地是目前变 电站采用较多的接地方式，多经过接地变与10kV 系统相联。单相接地故障发生时，消弧线圈能够自 动跟踪电网电容电流产生相应的电感电流进行补偿，从而使接地点电弧熄灭，接地故障自动消除恢 复正常状态，可允许带故障运行2 h，提高了供电 可靠性，同时降低了跳闸率[3]。
但该种接地方式选线不准，实际运行中为防止误跳多不投入选线跳闸功能，单相故障时需调度员轮切排故，耗时较长。此时如接地故障点有人员误碰，易造成人员伤亡，广东潮州地区就已发生过类似事故，引起了电力部门高度重视，开 始对供电可靠性和人身安全进行综合考虑，制定
作者简介：谢明磊（1983-)，男，工程师，技师，硕士，主要从事电网的继电保护和供电可靠性及科技进步等管理工作。
电工电气（2017 No.9)变电站10kV系统接地方式技术改造
了相关专项改造措施。本文论述的技术改造工程就是在这种形势下对本局11〇k V丙村站10k V侧不 接地系统进行技术改造，使其变为故障相经小电抗接地系统。正常运行时，接于1〇k V三相母线上 的真空断路器断开，为三相不接地系统；但发生 单相瞬时接地故障时，智能保护选线装置通过采集的电压电流判断故障相，闭合相应相的真空断路器，将故障相经小电抗接地，以抑制非故障相 电压升高，旁路故障电流，接地点弧光自熄，无 需线路跳闸。当判断为永久性接地故障则发出跳闸信号切除故障线路。
1改造方案选择
梅州供电局11〇k V丙村站建于2001年，位于 梅县区丙村镇，主要为农电用户，以架空线为主，早期用电负荷较轻，故丙村站1〇k V侧采用中性点 不接地形式，10k V线路投入重合闸以提高供电可靠 性。随着该地区经济发展，该站1〇k V系统馈线逐 年增多，且多采用电缆架空线混合走线的方式，使 得近年接地故障不断攀升，原有10k V中性点不接 地方式已不能适应电网发展的需求。为兼顾供电可 靠性和人身安全，亟需对该站10k V侧的接地方式 进行技术改造。丙村站改造前已成为该片区主要的 电源点，由3条110k V线路主供，两条备用；35kV 线路主供专线用户，改造前共有11回10k V馈 线，分别位于两段1〇k V母线。由于该站建设较早，10k V未安装接地变，如需改造为中性点经消弧线圈接地则需对站用变进行改造，或者增加接地变，施工较为繁琐，工期长，投资大。故本站采用中性 点经故障相小电抗接地方式，同时完善并投入选线 跳闸功能，防止单相永久性接地故障时发生人身设 备安全事故。
2故障相经小电抗接地方式原理
改造方案采用广州市宁志电力科技有限公司出 厂的10k V智能电抗器接地保护成套装置，主要由 微机控制器、高压熔断器、隔离开关、电压互感 器、真空断路器、电抗器、高压限流熔管和中央录 波屏组成，其原理如图1所示。微机控制器实时采 集三相电压、零序电压和各馈线零序电流，当电网正常运行时，真空断路器KA、KB、K C断开，丙村 站10k V侧为中性点不接地系统；当发生单相接地 故障时，接地点的零序电流幅值最大，是非接地线 路的零序电流之和，相位和非接地线路相反，并且 滞后零序电压90°。微机控制器采用体零序电流 比幅比相加比零序电压相位原理进行判别，当零序 电压大于整定值时，对所有馈线的零序电流幅值排 序，取幅值最大的前2〜4个馈线电流比相，若某 线路电流与其他馈线电流方向相反，且滞后零序电 压90°，则判断该线路接地，否则判为母线接地[4]。
图1故障相经小电抗接地方式原理图
微机控制器首次检测到接地故障时，假定为瞬 时性故障，接通相应相真空断路器，将故障相通过 电抗器接地，旁路故障电流，钳制故障电压，促使 弧光熄灭；延时（1时间退出电抗器，若故障消除，则系统恢复正常。若故障仍然存在，立刻再次闭合 故障相真空断路器，满^时间再分断。若故障仍 存在，则判为永久性接地，再次闭合真空断路器，使故障相通过电抗器接地，经过（3延时后，由智 能保护装置跳闸箱发跳闸命令切除故障线路。该智 能接地保护装置能对所有类型接地故障实施有效保 护，较好地解决了以往中性点经消弧线圈接地方式 存在的高阻接地选线不准的缺陷，能够对难以判断 的架空线路断线、电缆线路受潮、老化等高阻接地 提供有效保护。
3方案实施
方案实际实施中，在每段10k V母线上各装一 套智能电抗器接地保护成套装置，利用丙村站已有的10k V母线电压互感器P T和高压隔离开关，将智能电抗器接地保护成套装置高压部分与母线
变电站10kV系统接地方式技术改造电工电气（2017 No.9)
P T并联后经过母线刀接入10k V系统，取消装置自
带的电压互感器和隔离开关，将保护装置与10kV
母线P T同时投退。改造工程需结合原有设备和新
安装的智能接地保护装置，实施过程中需注意以
下几点：
(1) 从各段母线P T引三相电压和零序电压到
对应的微机控制器，取母线上各馈线零序电流互感
器C T电流经过微机控制器后再串到主控室的中央
录波屏。值得注意的是，各馈线零序C T必须进行
一次升流确定变比和带负荷能力，这是保证装置正
确动作的前提。该工程升流过程中发现有馈线零序
C T因为老化损坏出现带负荷能力不足导致无法精
确传变电流，并及时进行了更换。
(2) 永久性接地的时候，智能接地保护装置跳 开故障线路后，应闭锁其重合闸，防止开关重合对
设备造成更大冲击，因此需将接地保护装置跳闸箱
引出的跳闸线接到相应馈线继电保护装置的手跳回
路上。
(3) 原有两段母线P T均已装有低压消谐装置，需解除智能接地成套保护装置自带的消谐装置，防
止同时作用使消谐功能紊乱。
(4) 智能接地保护装置微机控制器应根据需要 投入主/后备保护。主保护是当有单相接地、谐振
等故障时，装置保护投电抗器接地，同时告警、选
线及发信；后备保护是当有单相接地、谐振等故障
时，装置保护动作闭锁，真空断路器不动作，仅告警、
选线及发信。每台装置投入运行前均需对主保护和
后备保护进行正确设定，目的是为了保证两段母线
并列运行时各段保护装置协调动作。当母线并列运
行时，必须只能一台为主保护，另一台为后备保护，
通过装置面板上的3Z K主/后备保护设置开关和引
入10k V分段500开关的一对常闭触点可实现不同
运行方式下的自动设置。
图2为主/后备保护功能设置电路原理图，当
3Z K闭合时，分段开关辅助触点M L被短接，真空
断路器电源始终被接通，能够正常动作，处于主保
护状态。当3Z K断开时，真空断路器电源回路受分
段开关500常闭接点M L控制，当分段开关断开时，
M L接点闭合，真空断路器电源被接通，真空接触器
能够正常动作，为主保护；当分段开关闭合时，ML
接点断开，真空断路器电源被分断，真空断路器无
法动作，变为后备保护。
图2主/后备保护功能设置电路原理图
改造方案将丙村站分段500两对常闭触点分别
引入两段母线智能接地保护装置的真空断路器控制 回路，同时将两台装置的3Z K—个打至“合”位，一个打至“分”位，即可实现主/后备保护功能自 动设置。当两段母线并列运行时，分段开关500合 位，3Z K为合位的装置为主保护，另一台为后备保 护；当两段母线分列运行时，500分位，两台装置 均为主保护状
态。
电气中reactor什么意思
为减少停电时间，对整个改造工程施工进度进 行了优化，共花费4个工作日，每段母线改造各花 费2个工作日，一、二次施工及升流完成后对装置 进行了现场调试，按照定值验证高阻接地、金属接地、弧光接地时真空断路器能否可靠动作，接地保护装 置跳闸箱对应接点能否可靠闭合出口，跳闸线是否 对应正确的馈线，装置故障动作信号软报文、硬接 点报文是否正确等。其中运用中央录波屏上的嵌入 式录波管理单元实时采集10k V三相母线电压和各 10k V馈线零序电流，用于接地故障分析判断；同时 通过变电站内局域网将相关数据信息和报警信息传 至后台监控计算机进行分析处理。
4结语
为提高供电可靠性，同时保障单相接地故障时 人身设备安全，将110k V丙村站10 k V侧中性点不 接地方式改造为中性点经故障相小电抗接地方式。本文介绍了故障相接地方式原理和改造方案中需要
(下转第71页）
火电厂高压电机绝缘故障原因分析与对策电工电气(2017 No.9)
缘性能仍然没有明显改善的高压电机，可采用电流
加热干燥法。其原理是在电动机定子中通入一定数
值的低压电流，在定子绕组中产生旋转磁场，借助
外力或自身系统阻力使转子保持静止，切割定子旋
转磁场，在转子铁心中产生涡流发热，使电动机升
温，达到驱潮、提升定子绝缘的效果。通入定子的
三相低压电为电机额定电压的6%〜15%，烘燥电
流控制在不超过电机额定电流的50%。用电流干燥
法处理电动机绝缘受潮，质量好、效率高，但应注
意控制好通入电流和电机温度，防止烧坏电机绕组。
防止绝缘受潮的措施：（1)采用憎水性强的
D M C等材料的支柱绝缘子，能有效降低因接线盒绝
缘问题产生的绝缘缺陷。（2)对电机进行升级改造，
增加电加热棒，在停备期间及早投运电加热，使电
机温度高于环境温度5°C以上，能有效控制电机内
空气湿度，防止绝缘受潮。（3)优化车间保洁方式，
避免采用直接水冲的方法，采用吸尘器、锯末等手
段进行锅炉、汽机车间保洁，降低人为因素对电机
绝缘的干扰。
3.3引线及瓷瓶故障处理与防范
1)引线故障处理。将绑扎线解开，查看是否有引线的振动摩擦、老化所导致的绝缘层损伤，
出绝缘损坏点，然后利用高质量的绝缘材料包扎好，
最后使用环氧树脂或绝缘漆涂敷烘干，耐压试验合
格后方可投运。
2)瓷瓶故障处理。检查瓷瓶是否有大量积污，如果太脏，对积污用抹布进行清除。如果瓷瓶有掉
瓷釉、缺损产生外壳爬电现象，拆下确认是否因这
个问题造成的绝缘降低，必要时更换瓷瓶。3)防止引线、瓷瓶运行中发生故障的措施。
在大、小修中加强对端部连线以及引出线绝缘状况
检查，对有龟裂现象的引出线及时更换，或对三相
引出线加装绝缘套管，对定子老化的部位要浸环氧
树脂漆，对更换后的引出线或端部连线进行加固。
3.4积灰和积粉严重处理与防范
积灰、积粉环境中高压电机的处理：建立受灰
尘、粉尘影响较大高压电机台账，缩短电机检修周
期，利用退役检修、小修、轮修机会，对电机进行
解体清扫检查，清理积灰，评估绝缘老化情况。
防范灰尘、粉尘环境对电机影响的措施：及
时更换电机老化的密封条及密封垫，防止灰尘、
粉尘进入；做好电缆接线盒穿管处封堵工作，防
止粉尘、潮气浸入；开展制粉系统无泄漏治理工
作，及时消除制粉系统周围的漏点，降低锅炉房
区域粉尘浓度；开展输煤皮带区域水冲洗及水喷
雾工作，抑制粉尘飞扬，优化输煤区域环境。
4结语
通过对引起高压电机绝缘故障的问题进行梳理
开展预防性检修和维护工作，可以有效延缓高压电
机绝缘老化速度，降低高压电机绝缘故障发生率。
采用新技术、新材料、新工艺，能够使高压电机高
效安全的长周期运行。高压电机作为火电厂的关键
设备，它的可靠运行，对提高火电机组设备可靠性，
降低非计划检修和停运次数具有重要意义。
收稿日期：2017-07-16 (上接第43页）
注意的几个方面，经过紧张施工与验收，改造工程达到了预期目标。智能接地保护装置在2016年  6 月安装完成并投入运行，虽未动作过，但现场调试证明真空断路器能可靠动作，微机控制器可准确跳开故障线路，达到了预期效果。
参考文献
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修稿日期：2017-05-31

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