淺談消弧線圈并聯(lián)小電阻智能多模接地系統(tǒng)的運用

陳凱紅

摘 要：本文介紹了接地方式現(xiàn)狀及存在的問題，智能多模接地系統(tǒng)，消弧線圈升級改造為智能多模接地方式的配置以及10kV零序電流保護的配置。

關(guān)鍵詞：接地方式；智能多模接地系統(tǒng)；改造思路

中圖分類號：TM407 文獻標(biāo)識碼：A

一、接地方式現(xiàn)狀及存在的問題

電力系統(tǒng)中性點接地方式分析研究是一項重要技術(shù)，它對電力系統(tǒng)安全運行和電磁環(huán)境都有很大影響。確定中性點接地方式，應(yīng)從對供電可靠性、內(nèi)部過電壓、繼電保護、通信干擾以及確保人身安全等諸方面綜合考慮。目前，電力系統(tǒng)的接地方式主要有四種：中性點不接地、中性點直接接地、中性點經(jīng)電阻接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地。其中，中性點不接地系統(tǒng)和中性點經(jīng)消弧線圈或高阻接地系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。

消弧線圈接地方式能自動消除瞬時性單相接地故障，具有減少跳閘次數(shù)、降低接地故障電流的優(yōu)點，在變電站普遍運用，但隨著電網(wǎng)運用要求的不斷接高，現(xiàn)有的接地方式也出現(xiàn)不同程度問題，主要表現(xiàn)在：

1.經(jīng)消弧線圈補償單相接地故障電流后，接地選線裝置選線準(zhǔn)確率不高。

2.單相接地故障點附近如有人員接觸或經(jīng)過，易發(fā)生人員傷害的風(fēng)險。

3.不適應(yīng)配網(wǎng)自動化發(fā)展的需要。發(fā)生單相接地故障時，由于消弧線圈的補償，接地零序電流很小，零序功率方向不確定，使得自動化的智能終端難以準(zhǔn)確選線及定位，無法實現(xiàn)其自動隔離故障的功能，配網(wǎng)自動化的效用大打折扣。

二、智能多模接地系統(tǒng)

上述現(xiàn)象在智能電網(wǎng)的背景下變得越來越難以接受，迫切需要進行改造升級。結(jié)合現(xiàn)場實際，一種基于現(xiàn)有消弧線圈基礎(chǔ)上進行升級改造的方案：消弧線圈并聯(lián)小電阻智能多模接地系統(tǒng)。有效的解決以上的問題。它是利用電阻器投入后產(chǎn)生的強大特征信號，可以用保護裝置直接跳開接地線路，輕易捕捉和甄別接地故障線路。

該方式兼具傳統(tǒng)小電阻接地和消弧線圈接地的優(yōu)點并避免其缺點，相比單純小電阻接地，降低了單相接地引起的跳閘率，相比單純的消弧線圈接地，優(yōu)勢是能夠較好的選對接地線路并實現(xiàn)跳閘。

1.基本原理

消弧線圈升級改造為智能多模接地系統(tǒng)的具體做法是：正常運行時，將消弧線圈投入到系統(tǒng)中，小電阻不運行，投切裝置處于斷開狀態(tài)，發(fā)生單相接地故障后，不會立刻閉合投切裝置。在原有消弧線圈上立即補償，如果是瞬時故障，瞬時性接地故障由電感電流補償后電弧熄滅。則系統(tǒng)自行恢復(fù)，從而避免了小電阻接地方式中一有故障立刻跳閘，使得線路跳閘率高的情況；如果是永久性接地故障，則消弧線圈正常補償外，電阻器自動延時瞬時投入，產(chǎn)生明顯的電流特征信號，使饋線保護動作，保護裝置和配網(wǎng)自動化智能終端準(zhǔn)確選出線路，發(fā)信告知調(diào)度和運行人員，并可選擇自動跳閘隔離。投入小電阻后，可控電抗器自動退出補償，當(dāng)故障隔離后，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，控制裝置自動斷開接觸器退出小電阻。準(zhǔn)確地投入實現(xiàn)了故障線路的快速準(zhǔn)確隔離，避免了故障擴大。

三、消弧線圈升級改造為智能多模接地方式配置

（1）改造思路

原有消弧線圈接地系統(tǒng)改造為多模接地方式，主要需要增加可控電阻部分和對變電站饋線保護增設(shè)零序保護功能；原有消弧線圈如功能完好，則無需更換。

以圖1智光多模接地裝置原理圖為例，增加可控電阻部分，主要是增加小電阻器、用來投切電阻器的高壓接觸器（或高壓斷路器）、監(jiān)測零序電壓電流的中性點PT/CT以及對成套裝置實現(xiàn)整體控制策略的系統(tǒng)控制器等。電阻器阻值可選，一般結(jié)合常用阻值及現(xiàn)場容流大小做出選擇（如對于10kV系統(tǒng)，常用的阻值為10Ω、12Ω及16Ω三種）。增加的可控小電阻設(shè)備，可與各種原理和容量的消弧線圈實現(xiàn)協(xié)調(diào)配合使用。

增加可控電阻后，當(dāng)永久性接地故障發(fā)生時，通過投入電阻產(chǎn)生較大的電流信號，一般情況下應(yīng)用饋線保護裝置的零序保護來進行選跳或發(fā)出告警信號。所以一般需要投入饋線保護裝置的零序保護功能，并進行合理的零序電流保護定值整定。

（2）中性點接地裝置改造要求

①在運行的消弧線圈接地成套裝置，可選用消弧線圈加小電阻接地裝置。

②新增中性點接地裝置技技術(shù)要求

零序保護：選用消弧線圈加小電阻接地方式時，其配電線路應(yīng)配置零序保護，發(fā)生接地故障時先由消弧線圈進行補償，經(jīng)延時（5s～10s）后再投入小電阻。通過線路零序保護跳相應(yīng)線路。

零序CT：所有10kV、20kV開關(guān)間隔均應(yīng)配置獨立的CT，新建和擴建工程選用閉環(huán)式零序CT改造工程應(yīng)優(yōu)先選用閉環(huán)式零序CT。

四、10kV零序電流保護的配置

對于中性點經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地系統(tǒng)而言，零序保護配置應(yīng)主要參考小電阻接地系統(tǒng)，三段式電流保護和兩段式零序保護作為饋線主保護，所有保護均作用于饋線斷路器，應(yīng)在中性點接地電阻回路中加入接地變零序保護作為饋線保護的后備保護及母線故障的主保護，作用于跳開變壓器低壓側(cè)斷路器，為了減少誤跳閘造成的供電可靠性下降，對于架空輸電線路應(yīng)配置一次自動重合閘，使得瞬時性故障后可盡快恢復(fù)供電，同時在永久性故障時加速繼電保護動作于跳閘，對于純電纜輸電線路，考慮到其故障多是永久性故障，故不必設(shè)置自動重合閘。

五、實際案例

根據(jù)廣東電網(wǎng)公司《關(guān)于明確小電流接地系統(tǒng)中性點接地裝置選型和改要求的通知》（廣電生（2016）58號），中山供電局對需要改造的110kV/220kV變電站進行改造。

在110kV大豐變電站、220kV勝龍變電站中性點接地系統(tǒng)進行改造：

1.在原消弧線圈本體設(shè)備旁加裝智能電阻等一次設(shè)備。

2.更換原消弧系統(tǒng)控系統(tǒng)制器，升級為多模接地系統(tǒng)控制器。

3.完成智能電阻設(shè)備的一次及二次電纜連接。

4.完善并應(yīng)用饋線保護裝置零序保護功能。

改造項目完成后，帶來如下經(jīng)濟及社會效益：

1.快速準(zhǔn)確隔離故障線路，大大降低了單相接地故障發(fā)展為相間短路導(dǎo)致的事故損失。

2.大大減少了進行故障排除的人員工作量。

3.有效提高供電的安全性和可靠性。

4.有效配合實現(xiàn)配網(wǎng)自動化，為實現(xiàn)故障自愈提供堅實基礎(chǔ)。

綜上所述，將消弧線圈接地升級改造為智能多模接地模式，符合智能電網(wǎng)建設(shè)的需要，適用于電容電流較大，架空線路和電纜線路混合的城市配網(wǎng)，也適用于電容電流不太大，以架空線路為主的農(nóng)村配電網(wǎng)，具有廣泛的適用性，是一種值得大力推廣的技術(shù)方案。

參考文獻

[1]電氣工程師實用手冊編委會.新編電氣工程師實用手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2001.

[2]黃志方，魏立新，李剛.消弧線圈并聯(lián)小電阻的靈活接地方式[J].廣東電力，2014（6）：64-67.

[3]智光多模接地裝置技術(shù)條件書[R].廣東省中山市電力設(shè)計院有限公司，2013.