MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)

艾建紅 洪新春 余銀鋼

（安徽一天電氣技術(shù)有限公司，合肥 230031）

我國6～35kV中壓電網(wǎng)主要采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的非有效接地方式，提高了中壓系統(tǒng)的供電可靠性。但另一方面，這種接地方式也給中壓輸配電系統(tǒng)帶來了一些問題，最主要表現(xiàn)為隨著電網(wǎng)的迅速擴(kuò)容和電力電纜的大量使用，系統(tǒng)電容電流增大，發(fā)生單相接地故障時消弧困難，間歇性弧光接地過電壓和高頻電流電弧對系統(tǒng)和設(shè)備絕緣構(gòu)成威脅。加上非有效接地系統(tǒng)長期未解決的故障選線問題，一旦發(fā)生單相接地故障而不能迅速、有效地處理時，往往會引發(fā)其它事故并發(fā)展為相間短路。

非有效接地系統(tǒng)單相接地故障處理的核心技術(shù)難題則主要集中在兩點(diǎn)：快速、準(zhǔn)確的單相接地故障定位（故障選線）；快速、有效的消弧處理。

MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)是一個系統(tǒng)解決方案。基于可控脈沖電流選線的故障選線方法完全不同于小電流選線原理，有著極高的選線準(zhǔn)確性，可以從根本上解決中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的故障選線問題。對消弧線圈和觸點(diǎn)消弧技術(shù)的整合，達(dá)成了優(yōu)勢互補(bǔ)，提供了更具普遍適應(yīng)性的消弧手段。暫態(tài)電壓監(jiān)測和記錄系統(tǒng)則對單相接地故障及各種暫態(tài)電壓出現(xiàn)的時間、幅值和波形進(jìn)行真實、完整的記錄，在發(fā)生絕緣故障時提供有效的事件記錄，利于分析故障原因、故障責(zé)任，并指導(dǎo)故障的防范。

1 系統(tǒng)組成及功能

圖1為MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)應(yīng)用原理圖。

圖1 MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)應(yīng)用原理圖

MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)由三個基本功能組成，即接地故障選線（X）、接地故障處理（C）、故障記錄和后臺顯示（J）。

在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，通過接地變壓器引出中性點(diǎn)，該中性點(diǎn)與高壓可控硅串聯(lián)后接地。系統(tǒng)正常運(yùn)行中，接地變壓器的中性點(diǎn)電壓為零或有很小的偏移電壓，可控硅不導(dǎo)通。當(dāng)系統(tǒng)某一支路發(fā)生單相接地故障時，主控制器在≤20mS內(nèi)檢測到接地信號，判斷接地相，并觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，故障線路流過一個可控的強(qiáng)脈沖零序電流信號，并由一個脈沖式零序電流互感器采集，選線信號采集單元把采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后再傳輸?shù)街骺刂破?，主控制器判斷故障線路、故障類型及故障時間等。

選相和選線完成并判斷為弧光接地后，系統(tǒng)啟動綜合消弧進(jìn)行消弧處理。

根據(jù)接地故障的性質(zhì)，對可恢復(fù)的瞬時性故障進(jìn)行消弧處理后系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

對不可恢復(fù)的永久性故障，重要負(fù)荷使用觸點(diǎn)消弧消弧穩(wěn)壓，可帶單相接地故障運(yùn)行兩小時以上；非重要負(fù)荷則可直接設(shè)定跳閘。

全部過程中的電壓變化由暫態(tài)電壓監(jiān)測系統(tǒng)完整監(jiān)測和記錄。

MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)在保持非有效接地系統(tǒng)高供電可靠性的前提下，解決了間歇性弧光接地過電壓對系統(tǒng)運(yùn)行安全的威脅。概括起來有如下功能特點(diǎn)。

1）快速準(zhǔn)確的選線

2）有效的故障處理

3）全過程的電壓監(jiān)測

2 關(guān)鍵設(shè)備描述

可控脈沖電流選線裝置在20ms內(nèi)完成故障選相，30ms內(nèi)完成故障選線；

收到消弧指令后觸點(diǎn)消弧裝置在10ms內(nèi)閉合觸點(diǎn)完成消弧，消弧線圈在100ms內(nèi)完成調(diào)諧補(bǔ)償，快速、有效地消除接地弧光；

0～100MHz的寬頻傳感器，20M速率的高速采樣卡保證暫態(tài)電壓監(jiān)測和記錄系統(tǒng)完整、真實地監(jiān)測、采集和記錄各類電壓異常。

3 通信架構(gòu)及采用的通信協(xié)議（見圖2）

4 適用范圍

MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)適用于6~35kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)。

圖2

本系統(tǒng)可取代傳統(tǒng)的小電流選線裝置進(jìn)行故障選線。取代消弧線圈（含接地變）及消弧柜進(jìn)行綜合消弧處理。

暫態(tài)電壓監(jiān)測和記錄系統(tǒng)更可廣泛應(yīng)用于110kV及以上的超高壓、特高壓領(lǐng)域。

5 實際應(yīng)用情況

MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)已實際投入運(yùn)行2年多，在石化、煤碳、鋼鐵、化工及電力系統(tǒng)均有示范應(yīng)用，其中EPO暫態(tài)電壓監(jiān)測裝置已納入國家電網(wǎng)“電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓在線測量及記錄系統(tǒng)”。實際運(yùn)行結(jié)果驗證了MXJD單相接地故障管理系統(tǒng)的先進(jìn)性和有效性，目前已進(jìn)入規(guī)?；茝V應(yīng)用階段。