一起10 kV不接地系統(tǒng)虛假接地現(xiàn)象的分析和解決方法

陳宇昊，吳俊華，陳澗龍

（義烏供電局，浙江 義烏 322000）

農(nóng)村電網(wǎng)

一起10 kV不接地系統(tǒng)虛假接地現(xiàn)象的分析和解決方法

陳宇昊，吳俊華，陳澗龍

（義烏供電局，浙江 義烏 322000）

通過對10 kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中虛假接地現(xiàn)象的分析，指出消弧線圈系統(tǒng)配置中存在的薄弱環(huán)節(jié)，是引起虛假接地的主要原因，據(jù)此提出了解決方法。

不接地系統(tǒng)；虛假接地；消弧線圈

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在單相接地時允許短時間帶故障運(yùn)行，提高了供電可靠性。但隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)的擴(kuò)大及供電線路的電纜化，系統(tǒng)對地電容電流急劇增加，單相接地后流經(jīng)故障點(diǎn)的電流增大，電弧不易熄滅，使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，在健全相產(chǎn)生幅值很高的間隙性弧光接地過電壓，導(dǎo)致事故跳閘率明顯上升。為解決上述問題，通常采用中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈的方式，當(dāng)發(fā)生單相接地時，由消弧線圈產(chǎn)生的感性電流補(bǔ)償故障點(diǎn)的電容電流，使流經(jīng)故障點(diǎn)的殘流變小，電弧能夠自然熄滅，抑制故障發(fā)展。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，消弧線圈對抑制間隙性弧光接地過電壓、降低線路的事故跳閘率、減少人身傷亡及設(shè)備損壞都有明顯的作用。

然而，當(dāng)消弧線圈容量配置不足、控制方法不當(dāng)時會引起系統(tǒng)諧振，母線三相電壓不平衡，調(diào)度監(jiān)控后臺判斷為接地故障，即虛假接地現(xiàn)象。

1 虛假接地現(xiàn)象過程

2009年某日凌晨3時，110 kV后宅變電所（簡稱后宅變）10 kVⅠ段母線接地動作，母線三相電壓分別為UA=10.19 kV，UB=0.34 kV，UC= 10.51 kV，試?yán)竺?5 A開關(guān)后接地消失，對后明65 A線進(jìn)行絕緣測試、無異常，巡視也未發(fā)現(xiàn)異常，凌晨6時試送正常。故障前，110 kV后宅變10 kV系統(tǒng)（Ⅰ段）主接線如圖1所示。

2009年110 kV后宅變發(fā)生多起10 kV母線虛假接地故障現(xiàn)象，表現(xiàn)為母線三相電壓不平衡（兩相偏高，一相偏低），調(diào)度監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）判斷為母線接地故障，但經(jīng)拉合10 kV線路后接地消失，電壓恢復(fù)平衡。虛假接地現(xiàn)象發(fā)生時間不固定，原因不清楚。為排查原因需運(yùn)行人員按故障處理流程巡視檢查，費(fèi)時費(fèi)力，必須找出虛假接地發(fā)生根源才能加以解決。

2 消弧線圈自動調(diào)諧裝置工作原理

由于義烏電網(wǎng)電纜化程度較高，系統(tǒng)對地電容電流較大，義烏境內(nèi)110 kV變電所10 kV系統(tǒng)大多采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。110 kV后宅變10 kV系統(tǒng)采用的是上海思源公司生產(chǎn)的XHK-Ⅱ型消弧線圈自動調(diào)諧及接地選線成套裝置。

110 kV后宅變消弧線圈成套裝置采用的是預(yù)先調(diào)節(jié)式補(bǔ)償方式，即：系統(tǒng)正常運(yùn)行時，消弧線圈預(yù)先調(diào)節(jié)，備在補(bǔ)償位置；單相接地故障時，消弧線圈零延時進(jìn)行補(bǔ)償。在回路中增加阻尼電阻可防止系統(tǒng)振蕩時諧振過電壓產(chǎn)生。而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，中性點(diǎn)流過很大的電流，這時阻尼電阻的保護(hù)單元動作，阻尼電阻被短接，流過消弧線圈的電感性電流與流入接地點(diǎn)的電容性電流相位相反，電感性電流對電容性電流進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除弧光接地過電壓。

阻尼電阻的保護(hù)投退由一套可控硅設(shè)備控制，當(dāng)阻尼電阻兩端電壓大于可控硅觸發(fā)電壓時，可控硅觸發(fā)，迅速將阻尼電阻短接，系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常達(dá)到可控硅返回值時，阻尼電阻投入。

3 虛假接地原因分析

由阻尼電阻投退原理可知，正常情況下可控硅應(yīng)不會觸發(fā)動作，但如果10 kV母線三相負(fù)荷不平衡較嚴(yán)重，正常運(yùn)行狀態(tài)下中性點(diǎn)位移電壓就比較大，一旦系統(tǒng)發(fā)生變化就會造成阻尼電阻非正常短接，這時由于消弧線圈已處于補(bǔ)償狀態(tài)（即XC=XL），系統(tǒng)諧振條件具備，中性點(diǎn)位移電壓將急劇升高。

同樣，如果可控硅返回電壓設(shè)置不當(dāng)，會造成可控硅觸發(fā)后無法返回，阻尼電阻無法再次投入，引發(fā)系統(tǒng)諧振。

后宅變消弧線圈系統(tǒng)主要配置如表1所示。由表1可知110 kV后宅變消弧線圈容量配置不足，已接近補(bǔ)償極限，系統(tǒng)不對稱電壓正常情況下均在260 V左右，可控硅觸發(fā)電壓為270 V，系統(tǒng)運(yùn)行方式改變或三相負(fù)荷出現(xiàn)較大變化時均會造成系統(tǒng)不對稱電壓增大，引起可控硅觸發(fā)并短接阻尼電阻。系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障后由于可控硅返回電壓偏小，阻尼電阻將無法再次投入，以上兩點(diǎn)可以解釋虛假接地現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

表1 后宅變1號消弧線圈自動調(diào)諧系統(tǒng)主要配置情況

圖1 110 kV后宅變10 kV系統(tǒng)（Ⅰ段）主接線圖

4 處理方案及結(jié)果

通過上述分析得知，虛假接地現(xiàn)象的成因有兩個：一是變電所出線較多，系統(tǒng)電容電流較大，而消弧線圈容量偏小，消弧線圈補(bǔ)償裕度不足；二是系統(tǒng)正常運(yùn)行時中性點(diǎn)位移電壓較大，阻尼電阻保護(hù)可控硅觸發(fā)返回電壓偏小，造成正常運(yùn)行時阻尼電阻短接或無法返回。

消弧線圈補(bǔ)償裕度不足，可通過消弧線圈增容改造處理，但投資較大。中性點(diǎn)位移電壓較大，其根本原因是三相負(fù)荷不平衡造成的，變電所投運(yùn)后負(fù)荷情況復(fù)雜，處理難度更大。增加阻尼電阻阻值可降低中性點(diǎn)位移電壓，提高可控硅觸發(fā)電壓可以有效避免阻尼電阻非正常短接的現(xiàn)象。通過比較分析，將消弧線圈阻尼電阻增至50Ω，可控硅觸發(fā)電壓提高至820 V，返回電壓提高至600 V，改造前后消弧線圈自動調(diào)諧系統(tǒng)主要參數(shù)對比見表2。

表2 110 kV后宅變1號消弧線圈自動調(diào)諧系統(tǒng)改造前后主要參數(shù)

由表2可知，通過增加阻尼電阻，降低了系統(tǒng)正常運(yùn)行時的中性點(diǎn)位移電壓，不平衡電壓穩(wěn)定在200 V左右，再加上可控硅觸發(fā)電壓的提高，降低了阻尼電阻因系統(tǒng)不平衡引起短接的幾率。通過近兩個月的觀測，110 kV后宅變未發(fā)現(xiàn)一起調(diào)度SCADA誤報接地故障，虛假接地的問題得到解決。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)負(fù)荷增加情況配置足夠容量的消弧線圈，特別是城區(qū)及近郊的變電所，線路電纜化程度較高，系統(tǒng)對地電容電流較大，消弧線圈配置應(yīng)有一定裕度。確保經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償?shù)碾娋W(wǎng)應(yīng)滿足以下兩個關(guān)鍵條件：最小脫諧度不能小于3%，殘流不能大于5 A。對于運(yùn)行中變電所，可通過增加接地變?nèi)萘炕蛟谙【€圈上串接固定電感來補(bǔ)償系統(tǒng)對地電容電流。

（2）消弧線圈阻尼電阻配置應(yīng)能滿足系統(tǒng)阻尼系數(shù)要求，如系統(tǒng)阻尼率偏小，則諧振的倍數(shù)大大提高。保護(hù)單元可控硅應(yīng)選用性能可靠的產(chǎn)品，其觸發(fā)電壓和返回電壓應(yīng)滿足實(shí)際要求，否則會出現(xiàn)因中性點(diǎn)位移電壓偏大引起可控硅觸發(fā)或觸發(fā)后無法返回的現(xiàn)象，造成阻尼電阻非正常短接。

（3）對于部分系統(tǒng)對地電容電流較大的變電所適當(dāng)采用低電阻接地的系統(tǒng)接地方式，可有效避免諧振現(xiàn)象，大大降低過電壓水平。

（4）通過對三相負(fù)荷分布情況的分析，優(yōu)化變電所出線結(jié)構(gòu)，降低中性點(diǎn)位移電壓是解決系統(tǒng)諧振問題的關(guān)鍵。

[1]管必萍.不接地系統(tǒng)虛假接地現(xiàn)象淺析[J].上海電力，2002（5）∶34-36.

[2]鄧岳華，胡曉萌，區(qū)偉潮.消弧線圈的幾個常見問題[J].農(nóng)村電氣化，2006（5）∶53-54.

（本文編輯：李文娟）

Analysis Method and Solution for Virtual Ground Phenomenon in 10 kV Indirect Grounding System

CHEN Yu-hao，WU Jun-hua，CHEN Jian-long
（Yiwu Power Supply Bureau，Yiwu Zhejiang 322000，China）

This paper analyses the virtual ground phenomenon in a 10 kV indirect grounding system,points out that the weakness in the configuration of arc-suppression coil system is the main reason for virtual ground and puts forward the solution accordingly.

indirectgrounding system；virtualground；arc-suppression coil

TM727

B

1007-1881（2010）09-0058-03

2009-12-18

陳宇昊（1981-），男，浙江義烏人，工程師，主要從事變電設(shè)備運(yùn)行管理和電力工程管理工作。