110kV變電站內現在一般采用接地變作為10kV站用變，它一般有兩個用途：（1）供給變電站使用的低壓交流電源；（2）是在10kV側形成人為的中性點，同消弧線圈相結合，用于10kV發生接地時補償接地電容電流，消除接地點電弧。

為了保護消弧線圈和接地變一般在接地變中性點加裝避雷器，以便在發生雷擊等情況中性點過電壓時保護消弧線圈和接地變。近年來中性點避雷器損壞的次數較多，接地變保護動作也較多，特別是今年天氣異常雷雨天氣較多，發生的頻率較高，作者對其原因進行分析。

保護動作情況

110kV某變電所10kV #2接地變過流I段保護動作，跳開接地變開關。變電所的微機故障錄波器和#2接地變保護完整的記錄此過程，電壓電流及動作情況如圖1所示。

從波形圖上可知10kV系統B相從發生故障到故障消失共計800mS左右，其中B相從不完全接地到完全接地約260mS，而從完全接地#2接地變啟動元件動作，到#2接地變開關跳開即#2接地變 TWJ動作約300mS。

此期間A、C相電流互感器測得很大的電流并且幾乎相同，有效值達1.16安培，大于過流I段整定值1A，時間0.2秒；#2接地變開關跳開后故障仍持續200余ms。10kV開關室中未發現任何異常和異味，2#接地變小室有異味，發現其中性點避雷器損壞嚴重，估計已擊穿。當時天氣下暴雨而且有雷電。

圖1 #2接地變保護動作波形圖

保護動作原因分析

1 系統運行方式和接地變結構

本變電所一次系統運行方式為#1主變帶10kVI段運行，#2主變帶10kVII段運行,10kV母分開關熱備用，#1接地變掛10kVI段運行，#2接地變掛10kVII段運行，且#1、#2接地變中性點經消弧線圈接地。#1、#2接地變都為Z型接地變，其鐵芯為三相三柱式，每一鐵芯柱上有兩個匝數相等、繞相相同的繞組反極性串聯使通過線圈的電流大小相等，方向相反。

其主要特點是：當電網正常運行時即三相平衡負荷時，Z型變的勵磁電流很小，故損耗很小，呈高阻狀態；當發生單相接地故障產生零序電壓時，則呈低阻狀態，變壓器對地能產生故障電流。由于Z型變具有結構簡單、體積小、損耗小等優勢，因而Z型變作為接地系統的輔助設備得以廣泛應用[1]。

2 系統運行方式變化（計算略）

由中性點經消弧線圈接地系統變為中性點經（小）電阻接地系統，如圖2所示，這樣整個10kVII段系統由不接地系統變為接地系統，接地電阻較小。

圖2 系統接地方式變化示意圖

3 故障原因及故障點分析

當B 相接地時無論接地點在接地變間隔、母線還是各條出線上，中性點經電阻接地的Z型接地變零序電流分布見圖3，母線到接地變的電纜線路很短，其對地電容電流可以忽略不計，發生B 相接地故障后，接地變A、C相的電流基本為零序電流，所以這兩相的電流幾乎相同。

根據發生單相接地的不同位置，其詳細電流分布圖分別為接地變接地見圖4和其他出線接地見圖5。圖4、圖5中長箭頭表示電容電流，短箭頭表示故障電流，根據圖4、圖5可知無論接地點在哪兒主變和接地變中流過電流是一樣的不能由它們判斷故障點。

由于接地變CT安裝在開關柜中，所以流過接地變CT的電流是不一樣的，如果接地點在接地變間隔那么接地變二次B相電流是其他兩相的兩倍，如果接地點在各出線上那么接地變二次B相電流和其他兩相電流相等。由于接地變上B 相未安裝電流互感器并且零序電流保護停用，所以由接地變保護電流中也無法判斷。

根據故障錄波圖和#2接地變保護動作事件及波形圖，接地變跳開后，母線電壓并未恢復正常，故障依然持續200余毫秒，加上高試人員對2#接地變相關設備做了全套試驗，結果顯示除中性點避雷器外接地變間隔相關設備完好無損，故可判定故障點不在接地變間隔，應該在母線或其中一條出線的B相上。

由于各條10kV出線上B 相也都未安裝電流互感器并且零序電流保護停用，A、C相電流互感器只能測量到微小的電容電流，所以各出線過流保護不會動作也不知道故障線路。母線故障的可能性非常小，如果是母線故障不可能是暫時故障，而且在10kV開關室中未發現任何異常和異味。

后經供電局對可能出現故障的10kV出線檢查，發現一出線線路上B相有明顯放電痕跡，對線路避雷器試驗發現B相避雷器損壞。

圖3 單相接地時Z型接地變零序電流分布圖

圖4 中性點經（小）電阻接地電網中接地變單相接地時的電流分布圖

圖5 中性點經（小）電阻接地電網中出線單相接地時的電流分布圖

結束語

通過以上分析可知，由于接地變中性點避雷器擊穿或其他原因導致絕緣下降，使系統運行方式發生變化：由中性點經消弧線圈接地系統變為中性點經（小）電阻接地系統后，當10kV系統發生單相接地故障時，將導致接地變誤動，所以接地變中性點避雷器應該選用質量好的抗雷擊能力強的產品。

在實際檢查發現接地變中性點避雷器質量不好比例較高甚至有一些參數匹配不對，因此在保護配置上接地變保護最好把A、B、C三相保護都配齊以便故障快速隔離和故障原因的查找。

（編自《電氣技術》，作者為盧純義、張良等。）