中性点非直接接地电网中的两点接地故障分析

摘 要：本文对中性点非直接接地电网两点接地时，距离保护、过流保护装置动作情况进行分析。只有对故障了解，才能做出正确判断，快速制定方案，及时处理，减少由于停电带来的损失。最后本文对两点接地时，接地的两条线路同时跳闸停电及防止保护拒动提出了解决方案。

关键词：中性点；两点接地；保护装置；动作分析

1. 概述

1.1 变电站概述：某变电站是将220KV电压变成35KV电压，35KV是中性点非直接接地系统，即小电流接地系统。共有9条35KV线路，全部是电缆出线；保护装置是南瑞RCS9615C型微机保护，采用三相完全星形接线。配有相间距离保护I、II、III段；过流保护I、II、III段，重合闸装置停用。

1.2 故障发生时保护装置动作情况

2011年3月2日4时35分，主控室监控系统发出“35KV系统接地”信号。50分14秒，35KV 7号线过流保护I段、距离保护I段动作，开关跳闸；同时35KV 9号线过流保护I段动作，开关跳闸。“35KV系统接地”信号返回。

2. 35KV 7、9号线保护动作跳闸原因分析

2.1 35KV 7号线路距离保护I段二次定值15Ω；过流保护I段二次定值1.8A；时间0S。

35KV 9号线路距离保护I段二次定值9Ω；过流保护I段二次定值3.0A；时间0S。

2.2 35KV 9号线路保护动作报告如下：

11-03-02 04:50:14:538保护启动

11-03-02 04:50:14:563

A Imax 003.33A 过流I段动作

9号线路A相接地故障录波图1

从图1可以看出：A相电流突增持续一个半周波，大约30ms；同时UAB电压降低。

2.3 35KV 7号线路动作报告如下：

11-03-02 04:50:14:563

B Imax 003.31A 过流I段动作

11-03-02 04:50:14:565

AB Dist 031.9Km 距离I段动作

7号线路B相接地故障录波图2

从图2可以看出：B相电流突增一个半周波，大约30ms，与9号线路A相电流大小相等，但是方向相反；同时UAB电压降低。

2.4

中性点非直接接地系统并联线路两点接地，见图3所示，7号线路及9号线路在D1、D2两点发生接地故障，不计线路负荷电流和对地电容的情况下，故障线路相当于单相接地，仅有一相流过故障电流。7号线路有一相电流IB且IB1=IB2=IBO=IB/3，零序电流3I0=IB。9号线路有一相电流IA且IA1=IA2=IAO=IA/3 ，零序电流3I0=IA。且IA=-IB。下面分析7、9号线路相间距离保护动作情况：

此线路保护采用相间距离保护“0°接线”[1]即加入的电压和电流为UAB和IA-IB。

7号线路保护安装处AB相电压：

UAB=UAN-UBN

=Z1L9(IA+K3IOA)-Z1L7(IB+K3IOB)

=Z1(L7+L9)(1+K)IA

7号线路保护安装处AB阻抗：

ZAB=UAB/IAB

=UAB/(IA-IB)

=UAB/IA=Z1(L7+L9)(1+K)IA/IA

=Z1(L7+L9)(1+K)

对中低压输电线路无架空线路，K=0.83 [2]代人上式

ZAB=1.83Z1(L7+L9)

同理，9号线路保护安装处AB阻抗与7号线路AB阻抗相同。

从上面分析可以看出：在小电流接地系统并联线路发生两点接地时，其短路电流及母线各相对地电压的变化受接地点和接地电阻影响很大，尤其是相间距离，存在接地点的两个线路相间距离保护的测量阻抗相等，约等于两个接地点各自与保护安装点之间的阻抗之和的1.8倍，通常此测量阻抗很大，不会引起相间距离保护跳闸。若两个短路点距母线很近，在相间距离保护的I段范围内，相间距离动作。所以7号线路距离I段定值大保护动作，9号线路距离I段不动作。

7号线路保护安装处B相短路电流3.31A大于定值1.8A，所以过流I段动作。

9号线路保护安装处A相短路电流（下转第37页）3.33A大于定值3.0A，所以过流I段动作。

分析结果：4时35分，主控室监控系统发出“35KV系统接地”信号，是7号或9号线路发生一点接地，十分钟后，由于非故障相的对地电压要升高，使其绝缘薄弱点击穿，造成两点接地， 7号线过流I段、距离I段动作，开关跳闸；同时9号线过流I段动作，开关跳闸。故障切除，“35KV系统接地”信号返回。经现场检查发现，7号线路在距保护安装处2Km处接地，9号线路在距保护安装处3Km处接地。由于相间距离保护主要反映相间故障，没有考虑零序补偿，受两点接地点的接地电阻影响较大，所以实际故障距离与保护测距相差很大。

3.小结

1）在中性点非直接接地电网中发生一点接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此在一般情况下都允许再运行1-2小时，而不必立即跳闸，这是采用中性点非直接接地运行的主要优点[3]。当发生两点接地时，此时在两个接地之间构成回路，故障电流很大，保护装置动作，切除故障线路。为了减少停电范围，尽量只切除一条线路即可，没有必要两条都切除，在此提出两点建议：（1）采用两相星形接线，能保证有2/3的机会只切除任一条线路，这是因为只要某一条线路上具有B相一点接地，由于B相未装保护，因此该线路就不被切除。（2）三相完全星形接线时，采用带零序电流启动的接地距离与相间距离保护互相配合，停用过流保护。但是在一点接地时，其他两相的对地电压要升高√3倍，容易使其绝缘薄弱点击穿，造成两点接地。特别是电缆线路通过两点接地短路后极易转换为相间短路，所以应及时发出信号快速采取措施。

2）小电流系统两相两点接地短路的短路电流小，母线残压高，如果只投相间距离保护，有可能保护拒动扩大事故范围。，建议效验保护装置灵敏度时应考虑两相两点接地短路。

参考文献

[1]乔卫东.继电保护/上海超高压输变电公司编.北京：中国电力出版社，2007.

[2]崔家佩.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.北京：水利电力出版社，1993.

[3]贺家李.电力系统继电保护原理.北京：水利电力出版社，2001.