0 引言

在城市供电网络中，10 kV配电网中性点接地运行方式对故障的发现和处理起着举足轻重的作用。在供电网络复杂、线路发生单相金属性接地故障时，若零序电流不满足设计要求，易发生因母线电压瞬时达到4倍相电压值而产生的间歇性弧光接地，使运行设备放电击穿或烧毁损坏，进而发生大面积停电事故。为了避免上述事故的发生，引入中性点接地电阻柜构成小电阻（小于5 Ω）接地的零序电流通道，可实现10 kV线路零序保护配置可靠动作，将接地故障快速切除^{[1, 2, 3]}。

本文对鄂尔多斯电业局所辖110 kV降压变电站10 kV母线侧加装中性点接地电阻柜而引起的保护误动进行原因分析，进而采取相应的解决措施，最终实现中性点接地电阻柜在10 kV配电网中的有效应用。

鄂尔多斯电网调度管理模式为调控配一体化模式。中性点接地电阻柜是近年来根据地区负荷的增长变化及事故类型而采用的保证电网可靠运行的新设备。鄂尔多斯电网城区10 kV出线多数为电缆或架空绝缘导线，一旦发生单相接地故障，10 kV配电网络的对地电容电流将急剧增加。而110 kV降压变电站的主变压器低压侧接线方式通常为△接线，无中性点引出，发生接地故障后，无法利用零序电流保护快速切除接地故障线路，因此需要引进中性点接地电阻柜，作为作用于接地故障的保护配置^[4]。

目前，鄂尔多斯电网10 kV配电网中应用中性点接地电阻柜的变电站有220 kV北郊变电站、110 kV青春山变电站、110 kV东郊变电站、110 kV景观河变电站、110 kV东胜中心变电站等。各变电站采用同一厂家、相同型号的中性点接地电阻柜。

鄂尔多斯电网于2015年开始将城区110 kV变电站10 kV配电网系统改造为低电阻接地方式，近期新投的城区110 kV变电站10 kV配电网全部加装中性点接地电阻柜。设备投运初期运行良好，但在2015年春查期间发生3次中性点接地电阻柜保护误动事故，导致10 kV配电网母线停电，严重影响了地区电网的稳定运行和可靠供电。3次电阻柜保护误动事故为：

（1） 2015-03-02T12：21，110 kV青春山变电站963中性点接地电阻柜冒烟，接线缆头烧损，当时10 kV Ⅰ母线L2相发生金属性接地故障；（2） 2015-03-14T16：38，110 kV 东郊变电站963中性点接地电阻柜零序电流Ⅰ段保护动作跳闸，同时951断路器跳闸，916硅铁厂线L1相电流波形异常；（3） 2015-05-19T05：13，110 kV青春山变电站913康巴什四回线零序电流Ⅱ段保护动作，重合成功，同时963断路器和951断路器跳闸，造成10 kVⅠ、Ⅱ母线失电。青春山变电站及东郊变电站接线图见图 1、图 2所示。

图 1

图 1 青春山变电站接线图

图 2

图 2 东效变电站接线图

3 原因分析

通过勘察事故现场、查验设备及分析设备故障点和保护动作信息，发现造成中性点接地电阻柜保护误动的原因主要包括以下几点。

（1） 零序TA测量误差大。由于零序TA工艺不精准造成测量误差大，导致线路与中性点接地电阻柜的零序电流几乎相等。案例如2015-05-19T05：

13，110 kV青春山变电站10 kV Ⅰ、Ⅱ母线失电。当时，913康巴什四回线零序Ⅱ段保护整定值为0.96A，零序TA变比为200 A/5 A；963中性点接地电阻柜零序电流Ⅱ段保护整定值为0.39 A，零序TA变比为500 A/5 A。通过分析，一次电流分别为38.4 A和39 A时保护达到动作条件。事故后分析发现，正是由于零序TA的测量误差，造成二次电流值几乎相等，达到各自保护动作整定值，造成母线停电事故。

（2） 电缆屏蔽层接地线走向不正确。两端接地的电缆屏蔽层中还会流过感应电流，同时在零序TA上也有感应电流流过。

（3） 10 kV馈线保护拒动。主要原因为保护装置的质量参差不齐，各种插件易发生故障。

（4） 10 kV馈线开关拒动。主要原因为开关操作次数多、开关本身质量问题及控制回路故障分闸线圈烧坏等。案例如2015-03-02T12：21，110 kV青春山变电站963中性点接地电阻柜冒烟，接线缆头烧损。事故发生时后台机有控制回路断线信号，963中性点接地电阻柜停运后检查发现断路器分闸线圈烧损。

（5） 继电保护整定计算有误。主要是由于投运前期设备资料及相关参数报送不全，考虑不周，导致保护定值整定计算偏差大。

（6） 10 kV线路高阻接地。2条10 kV线路同相高阻接地或1条单相线路高阻接地的零序电流与电容电流叠加。案例如2015-03-14T16：38，110 kV东郊变电站963中性点接地电阻柜零序电流Ⅰ段保护动作跳闸，同时951断路器跳闸。事故发生后巡线检查发现916硅铁厂线L1相高阻接地。

（7） 系统谐振。系统谐振瞬时越限值致保护误动作。

针对以上分析，加强10 kV配电网中性点接地电阻柜的应用管理，是维护地区电网安全稳定运行、保证电网可靠供电的有效措施，因此提出以下解决措施，以确保中性点接地电阻柜保护配置正确、可靠稳定运行。

（1） 针对零序TA测量误差的问题，应严格校验其性能，控制精度误差率在5％以下：10 kV线路的零序电流保护整定值和中性点接地电阻柜内接地变压器零序电流保护整定值按一次电流值进行计算，保护性能校验由零序TA一次侧升流检验^{[5, 6]}。

（2） 针对电缆屏蔽层接地线走向不正确的情况，可将电缆屏蔽层接地线由上而下穿过零序TA，且保证与电缆支架绝缘、电缆屏蔽层接地线无碰地现象，一次侧升流的金属导体从电缆屏蔽层接地线中引出。电缆屏蔽层接地线引出点位置不能低于零序TA的位置，否则不能顺利穿过；同时应尽量避免电缆屏蔽层接地线引出点位于零序TA的中间位置^[2]。

（3） 针对10 kV馈线保护拒动问题，应选用质量可靠、故障率低的保护装置，对运行年限较长及故障率高的保护装置进行更换；加强对保护装置的运行维护，特别是电源插件、采样插件、CPU插件和跳闸出口插件，发现故障应及时处理^[5]。

（4） 对于10 kV馈线开关拒动问题，应根据设备状态检修周期及时进行运行维护，特别要求控制回路检查要及时；同时要改善设备的运行环境，避免元器件长期在高温环境中运行。

（5） 针对保护定值整定有误问题，应严格审核设备报送资料，在中性点接地电阻柜投运前充分了解设备保护装置情况，严格按照内蒙古电网继电保护整定规程进行整定计算。表 1给出了110 kV景观河变电站、青春山变电站、东胜中心变电站，220 kV北郊变电站的10 kV配电网中性点接地电阻柜保护整定方案。

表 1

表 1 中性点接地电阻柜保护整定方案

表 1 中性点接地电阻柜保护整定方案

（6） 对于10 kV线路高阻接地，要合理规划线路的供电半径及负荷分布，从而降低对地电容电流。当单一线路或多条线路同相高阻接地保护装置发接地告警信号时，应及时巡查或采取分段拉路方法等搜索排除故障。

（7） 对于由系统谐振造成的瞬时越限值而保护误启动，可通过将保护定值整定加闭锁信息判据条件来降低影响。

按上述措施进行改造后，中性点接地电阻柜运行可靠性大幅提高，再未发生因保护误动引起的10 kV母线失电故障，有效抑制了间歇弧光接地过电压、系统谐振过电压的产生；通过配置接地故障的零序继电保护，极大地提高了配电网系统的安全可靠性。

中性点接地电阻柜在电网10 kV系统中的有效应用，保障了10 kV配电网的安全稳定运行，提高了用户供电的可靠性和安全性。无论从电网运行安全、用户供电可靠性方面，还是从节约电网生产、运行维护的成本方面，均取得了显著的成效。因此，在调度管理工作中，合理有效地应用中性点接地电阻柜，大力推广其在各城郊新投运变电站的应用，可为城区供电提供可靠保障^{[5, 6]}。