10kV架空线路零序CT安装位置对零序电流保护的影响分析

龙明政

（贵州省习水鼎泰能源开发有限责任公司贵州564600）

摘要：现有主力火电机组10kV高压厂用配电设计中，主流的配电线路均为绝缘电缆，在设计中并未考虑线路零序CT安装位置对10kV架空裸导线线路零序保护的影响，随着直供电政策的颁布，发电企业大用户直供电项目取得突飞猛进的发展，大多数直供电项目中为了成本控制，输电线路往往采用架空裸导线这种设计方式，架空裸导线运行环境比绝缘电缆复杂、恶劣，架空裸导线存在被雷击的情况，因此，高压开关柜内零序CT与避雷器的安装位置对零序保护有很大的影响，本文针对发电企业在直供电项目设计验收中，对采用10kV架空线路裸导线配电方式下零序CT安装位置对零序电流保护影响进行分析，希望能够引起广大同仁的重视。

关键词：架空线路；零序保护；安装位置

1、10kV架空线路零序CT安装位置存在的问题

二郎电厂一期工程高压厂用电系统电压采用10kV一级电压，每台机设2段高压厂用母线、高厂变选用1台分裂变，单元机组设置1台高压厂用工作变压器，采用无载调压分裂变，接线方式为D/yn1-yn1，低压侧中性点经小电阻接地；2台机组共用一台高压启动备用变压器，采用有载调压分裂变，接线方式为Yn/yn12-yn12+d，高压侧中性点直接接地，低压侧中性点经小电阻接地。在未开展直供电项目前，10kV高压厂用系统馈线开关配置了北京四方公司生产的CSC237A、CSC237C数字式电动机综合保护装置以及CSC241C、CSC241G数字式厂用变保护装置，在原有CT配置配置情况下，对于各种故障状态，各保护均能正确动作，但随着直供电项目不断取得突破，我厂已经成功签署三个直供电项目，直供电项目均采用10kV电压等级输电，在用户端采用变压器进行380V电压等级配电，由于用户用电容量均小于2000kVA，因而馈线开关选择不带差动保护功能的CSC241C变压器保护装置，第一、二个项目由于距离较近，采用了电缆沟道敷设绝缘电缆的方式进行配电，变压器保护装置对于各种故障仍能正确动作，第三个直供电项目用户距离我厂较远，综合考虑到降低成本，采用了架空裸导线线路配电方式，在馈线开关原有的CT配置（如图1）情况下，开关柜内反映相电流的三只电流互感器安装在真空断路器下口与避雷器上端之间，这三只CT构成了开关配电线路以及变压器的电流速断、过电流、负序过流、电流加速保护，这些保护能较好的切除配电线路以及变压器各种相间故障。

图1

当开关配电线路以及变压器发生单相接地故障时，由安装在避雷器下端，即电缆引出线上的零序CT构成零序保护切除故障，动作于本开关跳闸。

对于架空裸导线输电线路，存在遭受雷击的风险，当配电线路遭受直击雷，即雷电直接击中线路或设备时，会产生高达数百千伏的过电压，雷电流高达数十千安，输电线路及配电设备过电压，避雷器过电压动作击穿放电，当避雷器被击穿引起线路接地故障时，由于开关柜内零序CT安装在避雷器下端，CT采集的故障电流为负功率方向电流，因此保护装置内零序方向电流元件判别为区外故障，元件不动作，故障未能及时切除，此时，若故障10kV母线由高厂变供电，则由高厂变后备保护切除相应故障分支，若故障10kV母线由起备变变供电，则由起备变变后备保护切除相应故障分支，最终导致保护越级动作，故障范围扩大。同时由于高厂变、起备变后备保护动作时间较长，大大恶化了变压器的运行环境，从而造成变压器线圈的损坏。

2、改进方法

方法一：零序保护电流仍然采用外接零序电流方式，该方式需更改避雷器的安装位置，将避雷器安装在零序CT之后。

方法二：零序保护电流采用自产零序电流方式，该方式的实现途径有两种，第一种是不改变一次、二次接线，利用CSC241C变压器保护综保装置已采集到的三相电流，通过装置内部软件矢量计算的方式得到零序电流，该方法需要更改综保装置程序；第二种方式是更改反应相电流的3组CT电流二次线，由外部合成后再接入综保装置零序电流端子。

对于方法一，由于三只避雷器分别接在10kV开关电缆室引出线母排上，零序CT安装在引出电缆上，要将避雷器安装在零序CT之后，实现起来很困难，因此，由于开关柜结构原因，不能采取零序保护电流采用外接零序电流这种方式。对于方法二中的第一种实现方式，由于涉及到综保装置内部程序升级，需要综保厂家对程序进行修改，综合考虑到费用成本，不推荐采取该方式来完善零序保护功能，最经济的就是采取第二种实现方式，该方式实现起来比较简单，而且成本较低，可以先将反应反应相电流的3组CT电流二次线引入综保装置，然后再从综保装置引至端子排，在端子排处将A、B、C三相电流二次线短接，即在端子排处合成零序电流，再引入综保装置。同时，该方法也避免了当发生外接零序CT故障或者是外接零序CT二次回路故障时，保护无法检测的判断，造成保护装置误动、拒动的风险。

3、结语

本文主要针对发电企业在直供电项目中，在发生雷击现象时，简要的阐述了线路零序CT安装位置对10kV架空裸导线线路零序保护的影响，并提出了对应的解决办法，同时也希望在直供电项目中这种容易忽略的小细节能够引起广大同仁的重视，以保证电力的安全生产。

参考文献：

[1]刘学军，电力系统继电保护原理（第4版），中国电力出版社，2007

[2]范迎青，6～10kV电网中性点经中电阻接地的单相接地保护，电力自动化设备，2000