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    10kV小電阻接地系統(tǒng)運(yùn)行方式分析與探討

    2011-08-15 07:46:28張新明
    電氣技術(shù) 2011年7期
    關(guān)鍵詞:接地裝置中性點(diǎn)零序

    張新明

    (廣東電網(wǎng)公司中山供電局,廣東 中山 528400)

    近年來,隨著城市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,一些大城市新發(fā)展的10 kV配電網(wǎng)主要采用地下電纜,使對(duì)地電容電流大大增加,如果采用消弧線圈接地,則需要較大的補(bǔ)償容量。中山供電局在2009年的技改項(xiàng)目中,對(duì)5座城區(qū)變電站進(jìn)行了10kV小電阻接地系統(tǒng)改造,本文將對(duì)其中兩座變電站在一年半內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析;并從運(yùn)行人員的角度,深入探討10kV小電阻接地系統(tǒng)的運(yùn)行注意事項(xiàng)。

    1 接地方式的分析

    1.1 消弧線圈接地方式

    中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式是利用消弧線圈的感性電流對(duì)電網(wǎng)的對(duì)地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償,使單相接地故障電流小于10A,從而使故障點(diǎn)電弧可以自熄,故障點(diǎn)絕緣可以自行恢復(fù)。單相接地時(shí)不破壞系統(tǒng)對(duì)稱性,可以帶故障運(yùn)行一段時(shí)間。

    對(duì)以電纜線路為主的城市配網(wǎng),電容電流很大,很難保證既使殘余接地電流小于10A,又保證中性點(diǎn)位移電壓不超過規(guī)程允許值這兩個(gè)相互制約的條件。另外,消弧線圈不能補(bǔ)償諧波電流,有些城市電網(wǎng)諧波電流占的比例達(dá)5%~15%,僅諧波電流就可能遠(yuǎn)大于10A,仍然可能發(fā)生弧光接地過電壓。

    1.2 小電阻接地方式

    中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地運(yùn)行方式主要用于單相接地故障電容電流大、以電纜為主的電網(wǎng),它的特點(diǎn)主要如下。

    1)有效地限制弧光接地過電壓,在中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的配網(wǎng)中,當(dāng)接地電弧熄弧后,系統(tǒng)對(duì)地電容中的殘荷將通過中性點(diǎn)電阻泄放掉,所以當(dāng)發(fā)生下一次燃弧時(shí)其過電壓幅值和從正常運(yùn)行情況發(fā)生單相接地故障的情況相同,不會(huì)產(chǎn)生很高的過電壓。

    2)消除系統(tǒng)各種諧振過電壓的最有效措施,中性點(diǎn)小電阻相當(dāng)于在諧振回路中的系統(tǒng)對(duì)地電容兩端并接的阻尼電阻,由于小電阻的阻尼作用,基本上可以消除系統(tǒng)的各種諧振過電壓。

    3)降低操作過電壓,中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的配網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí),零序保護(hù)動(dòng)作,可準(zhǔn)確判斷并快速切除故障線路,如果故障線路是電纜線路,考慮到接地故障一般是永久性故障,對(duì)故障線路不進(jìn)行重合閘,不會(huì)引起操作過電壓。如果是架空線路,由于架空線路發(fā)生瞬時(shí)故障的可能性較大,所以在故障線路跳閘后,還可以重合一次。

    4)提高系統(tǒng)安全水平、降低人身傷亡事故,在小電阻接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí),零序保護(hù)可以在0.2 ~2.0s內(nèi)動(dòng)作,將電源切除,這就大大降低了接觸故障部位的機(jī)會(huì),從而減少了人身觸電傷亡的機(jī)會(huì)。

    5)有利于降低系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平和提高系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行水平,由于系統(tǒng)的工頻電壓升高和暫態(tài)過電壓倍數(shù)較低,加之無間隙金屬氧化物避雷器保護(hù)性能優(yōu)越,可以將雷電過電壓和操作過電壓限制到較低水平,所以,中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)的電氣設(shè)備承受的過電壓數(shù)值低、時(shí)間短,可以適當(dāng)降低設(shè)備的絕緣水平,節(jié)約設(shè)備投資,對(duì)采用原標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備則安全可靠性和設(shè)備使用壽命大大增長,同時(shí)也大大提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠水平。

    6)可及時(shí)切除故障線路,中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)可以簡單的配置零序過流或限時(shí)速斷保護(hù),在發(fā)生單相接地故障時(shí),由于流過故障線路的電流較大,零序過流保護(hù)有較好的靈敏度,所以可以容易地監(jiān)測(cè)和切除接地線路。

    2 小電阻接地系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況分析

    110kV富豪站、蓮塘站于2009年11月進(jìn)行了10kV小電阻接地系統(tǒng)改造,改造后的一年半時(shí)間,共發(fā)生了各種線路故障共計(jì)10次。

    線路故障具體情況與相關(guān)保護(hù)動(dòng)作情況如表1。

    分析該10次線路故障情況,得出如下結(jié)果:

    1)單相故障時(shí),零序1段動(dòng)作;相間故障時(shí),過流1段動(dòng)作。

    2)電纜架空混合線路共發(fā)生故障4次,無論何種故障,重合閘均動(dòng)作,如重合于永久故障,保護(hù)再動(dòng)作于跳閘。

    3)全線電纜線路共發(fā)生故障6次,單向故障,重合閘動(dòng)作,如重合于永久故障,保護(hù)再動(dòng)作于跳閘;相間故障,由于相間故障閉鎖重合閘,因此重合閘不動(dòng)作。

    4)該10次保護(hù)動(dòng)作均為正確動(dòng)作。

    結(jié)合該10次線路故障情況,將中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地與經(jīng)消弧線圈接地進(jìn)行如下對(duì)比。

    表1 110kV富豪站、蓮塘站線路故障情況與保護(hù)動(dòng)作情況

    表2 中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地與經(jīng)消弧線圈接地方式下的線路故障對(duì)比

    分析該對(duì)比情況,得出如下結(jié)果:

    1)無論何種線路,發(fā)生相間故障時(shí),經(jīng)小電阻接地與經(jīng)消弧線圈接地方式下的保護(hù)動(dòng)作結(jié)果一樣。

    2)發(fā)生單相、瞬間故障時(shí),小電阻接地系統(tǒng)方式下的保護(hù)動(dòng)作于跳閘,然后重合成功;而消弧線圈接地方式下的保護(hù)不會(huì)動(dòng)作于跳閘。兩種方式均不會(huì)造成停電,而且對(duì)于以電纜為主的電網(wǎng),發(fā)生單相、瞬間故障的機(jī)會(huì)比較小。

    3)發(fā)生單相、永久故障時(shí),小電阻接地系統(tǒng)方式下的保護(hù)動(dòng)作于跳閘,然后重合不成功;而消弧線圈接地方式下的保護(hù)不會(huì)動(dòng)作于跳閘。對(duì)于以電纜為主的電網(wǎng),發(fā)生接地故障時(shí),若長時(shí)間帶故障運(yùn)行,可能造成電纜著火;從實(shí)際運(yùn)行情況看,單相接地故障引發(fā)的相間短路故障較多。

    4)對(duì)于以電纜為主的電網(wǎng),中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)運(yùn)行方式更為合理。

    3 小電阻接地系統(tǒng)的運(yùn)行注意事項(xiàng)

    對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的系統(tǒng),以接地變壓器經(jīng)開關(guān)連接在母線上的接線方式諸多。其接地變的停送電操作方式、10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的處理方法均與中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式不同。

    3.1 小地阻接地系統(tǒng)的運(yùn)行操作要求

    1)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地裝置正式投入運(yùn)行后,若要改為中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行,須經(jīng)局總工程師批準(zhǔn)。

    2)小電阻接地方式下的不同母線接地系統(tǒng)并列。

    (1)為限制單相接地電流,原則上不允許兩臺(tái)及以上的接地裝置并列運(yùn)行,但是在倒閘操作過程中或事故異常運(yùn)行方式下(包括備自投自動(dòng)并列),允許兩臺(tái)及以上的接地裝置短時(shí)并列運(yùn)行。

    (2)當(dāng)兩段或以上不同接地系統(tǒng)的10kV母線并列時(shí),應(yīng)僅保留其中一套接地裝置運(yùn)行,而將其余接地裝置退出運(yùn)行,采用兩段或以上母線共用一套接地裝置的形式。

    (3)如果一套接地裝置因檢修或試驗(yàn)需要退出運(yùn)行時(shí),在線路零序CT、零序保護(hù)完好的情況下,允許兩段母線共用一套接地裝置。

    3.2 單相接地故障處理

    1)單相接地發(fā)生后,運(yùn)行人員或集控人員必須及時(shí)判斷接地故障是否消除。運(yùn)行人員到站后,應(yīng)詳細(xì)檢查、記錄保護(hù)動(dòng)作情況,并判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作。

    2)在小電阻接地方式下,運(yùn)行中變低開關(guān)因中性點(diǎn)零序保護(hù)動(dòng)作跳閘,所有出線開關(guān)無跳閘,應(yīng)檢查母線所有出線零序保護(hù)動(dòng)作情況。

    (1)如故障出線的零序保護(hù)動(dòng)作,應(yīng)立即切斷故障出線開關(guān)及拉開其兩側(cè)刀閘,迅速對(duì)母線及其他出線恢復(fù)供電,并立即將該段母線的接地裝置退出運(yùn)行,及時(shí)上報(bào)處理。

    (2)如只有中性點(diǎn)零序保護(hù)動(dòng)作,所有出線零序保護(hù)均無動(dòng)作信號(hào),應(yīng)對(duì)連接在該母線上的所有一次設(shè)備、中性點(diǎn)零序保護(hù)及其動(dòng)作計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢查。如無異常,則退出該段母線所有出線的重合閘,用短接零序保護(hù)的辦法,逐條跳開出線開關(guān)(含電容器開關(guān));如發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)切開該出線開關(guān)及兩側(cè)刀閘,對(duì)母線及其他出線恢復(fù)供電。

    (3)經(jīng)以上檢查均無發(fā)現(xiàn)異常時(shí),可合上變低開關(guān),對(duì)出線逐條進(jìn)行試送。

    3)接地變壓器經(jīng)開關(guān)連接在母線上,運(yùn)行中接地變壓器發(fā)生故障時(shí),接地變壓器故障其開關(guān)自動(dòng)跳閘后,應(yīng)合上10kV母聯(lián)開關(guān),切斷故障段變低開關(guān),將兩段母線共用一套接地裝置運(yùn)行,恢復(fù)該段中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地運(yùn)行。一臺(tái)主變供兩段母線運(yùn)行期間,應(yīng)注意主變是否過負(fù)荷。

    4 結(jié)論

    基于城區(qū)10kV電網(wǎng)電纜線路比例大,導(dǎo)致電容電流大,補(bǔ)償困難以及城區(qū)中的架空線路已逐步實(shí)現(xiàn)絕緣化的特點(diǎn),與中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式相比,城區(qū)10kV系統(tǒng)更適合采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。

    10kV小電阻接地系統(tǒng)在中山供電局的運(yùn)行時(shí)間還不是很長,運(yùn)行人員需加強(qiáng)對(duì)其特點(diǎn)與運(yùn)行注意事項(xiàng)的學(xué)習(xí),定期對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)、分析,不斷積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

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