摘要：针对一变电站10kV小电流接地系统发生单相接地，一相电流增大，引起户外线路真空开关跳闸，用二阶微分方程分析了网络的过渡过程，开关跳闸是由于网络的暂态过程引起的。
关键词：电容电流 过渡过程 共振频率 控制装置 等效网络
一、问题的提出：
110kV LWYY变10kV 侧，连续多次515线路发生单相接地，开关跳闸。
控制装置记录显示：
LWYY变10kV 侧，515线装有第一级总断路器，断路器内置3只单相CT、变比600/5，由ZK-40智能控制装置配合真空开关运行。
正常运行时显示负荷电流约为：IA=1.53A、IB=1.52A、IC=1.49A、I0=0.016A ；
装置显示电流保护定值： 瞬时速度I1=10A、0s，延时速度 I3=3.6A、0.3s, I0=0.3A、5s(退出)。
2014年11月16日，ZK-40智能控制装置显示：距变电站1.5km处线路发生单相接地、三相故障电流：IA=2.2A、IB=10.2 A、IC=2.2 安、B相电流明显增大，
A；瞬时速断保护动作，第一级总开关跳闸。以下是对故障现象、装置动作情况进行分析。
二、原因分析
1、线路参数计算
LWYY变10kV系统架空线路约30km、电缆线路约4.6 km；其中，515园艺线电缆截面积240mm2为：4.6km。
10kV架空线路电容电流：
IC1= UeLi×10-3
= 2.7×10×30×10-3 （A）
= 0.81（A）
Li——架空线路长度（km）
IC1——架空线路电容电流（A）
10kV电缆线路电容电流：
IC2=0.1 UeLi
= 0.1 ×10×(1.9+2.7)
=4.6 （A）
Li——电缆长度（km）
Ue——系统标称线电压
IC——架空线路电容电流（A）
10kV系统总电容电流：
IC= IC1+IC2=0.81+4.6=5.41（A）
10kV系统总对电容：
变电站距故障点1.5km处10kV电缆线路电阻R、感抗XL
R=0.13×1.5=0.195(Ω)
XL=0.358×1.5=0.806(Ω)
L=0.806/314=0.00257（H）=2.57（mH）
2、原理分析
若10kV系统（小电流接地系统），发生开关跳闸，至少伴随两相电流增大，而控制面板显示这次故障只有一相电流增大，电流超过动作值（1200A），此现象可能有两种情况：一是ZWHF-12型户外交流高压分界断路器接线错误；二是确有1200A单相电流，使开关跳闸。经检查ZWHF-12型户外交流高压分界断路器内部接线正确（厂家技术人员保证内部接线正确）。1200A单相电流从何而来？
10kV系统发生单相接地，过渡过程的等效网络如图：
等效网络的微分方程：
将零序回路参数：R=0.195/3=0.065Ω、L=0.00257/3=0.000857H、C=3×0.995×10-6=2.985×10-6F代入微分方程
特征方程的解为：
故障线路回路电流为：
当
时、过渡过程中首半波最大电流值衰减至I=1200（A）时，所需时间t
故障电流衰减至速断保护动作值1200安约需15.3毫秒。
智能控制装置测得的动作电流为1224A，首半波最大电流值衰减至此电流时，所需时间t
根据现有数据分析可知，单相接地时共振频率非常高，超过19kHZ、接地相暂态电流可达2139A，过渡过程中首半波最大电流值衰减至1200A约需15.3毫秒；实际衰减至1224A就已经动作用时14.7毫秒。从相关资料获悉，该微机保护每次采样不大于1毫秒、采样3次作为保护区域判定值；如：测量电流大于1200A、电流持续时间等于3毫秒，判定为速断动作区，保护就可启动。
3、措施：
10kV线路发生单相接地故障时，暂态电流超过瞬时速断保护整定值的持续时间大于动作时间，造成保护误动作，为了防止单相接地故障时，瞬时速断保护误动作，提高保护的可靠性。对I段保护增加短延时、防止误动，延时时间设定为20毫秒，即可躲过过渡过程电流的影响。为了使I段保护方便整定，取短延时为30毫秒。
ZWHF-12型户外交流高压分界断路器不能安装用于主干线，只能用于分支线或联络线。
4、结论：
将瞬时速断保护I段保护整定时间、取短延时为30毫秒，单相接地故障时，没有发生开关跳闸。综上所述，造成LW变515线第一级总开关速断保护动作、开关跳闸的原因是由于该条10kV线路发生单相接地故障时暂态电流衰减至瞬时速断整定值超过保护动作时间，开关跳闸。
作者简介：金宁，男，曾从事变电运行、变电仿真培训、电力安全监察、调度运行方式、潮流计算、负荷控制、用电检查、安全性评价工作。
参考文献：
1.《电力系统继电保护原理》（第二版） 天津大学 贺家李 宋从矩 编
2.《电力工程电气设计手册 电气一次部分》 水利电力部西北电力设计院 编
论文作者:金宁1,解志新2,马丽萍1,罗荣艳1,徐正华1,俞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：电流论文; 单相论文; 线路论文; 故障论文; 动作论文; 电容论文; 断路器论文; 《电力设备》2018年第19期论文;