小電流接地系統(tǒng)單相接地與壓變異常分析

吳曉清

(國網(wǎng)江蘇省電力公司南京供電公司電力調(diào)度控制中心，江蘇 南京 210019)

0 引言

6?kV—35?kV配電網(wǎng)通常采用中性點(diǎn)非有效接地方式(即小電流接地系統(tǒng))，當(dāng)發(fā)生單相接地故障(占線路總故障的70?%—80?%)時(shí)，因不構(gòu)成短路回路，線電壓保持對稱，將不影響對用戶供電，因此不必立即切除故障線路，允許帶電運(yùn)行2?h。

在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，一相電壓為0，另兩相電壓升高，這是線電壓的一種理想情況。在大多數(shù)情況下，由于接地程度(過渡電阻)不同，電壓信息有時(shí)不明顯。此外，由于系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振、斷線等異常時(shí)，也會伴有一定的電壓異常，只要電網(wǎng)三相對地電壓不對稱造成中性點(diǎn)發(fā)生位移，位移電壓達(dá)到接地監(jiān)視裝置的整定值(二次值一般整定為15—30?V)，即發(fā)出接地告警。對電網(wǎng)而言，不論是接地，還是斷線、鐵磁諧振、壓變?nèi)劢z熔斷、對地電容不對稱、耦合零序電壓，均是不正常的運(yùn)行狀態(tài)。尤其在接地故障情況下，故障點(diǎn)存在電弧，可能引發(fā)火災(zāi)事故；健全相過電壓，可能損壞絕緣并引發(fā)相間故障。

為此，配網(wǎng)調(diào)度員需從電壓信息中判定是否為接地故障，準(zhǔn)確查找產(chǎn)生電壓異常的原因，并采取相應(yīng)的處理措施。

1 故障經(jīng)過

110?kV甲變電站在正常方式下，1號主變供10?kVⅠ，Ⅱ段母線，10?kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)(見圖1)。該變電站同時(shí)發(fā)生10?kV母線接地和壓變?nèi)劢z熔斷故障，具體經(jīng)過如下。

某日07:35，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)110?kV甲變電站“10?kVⅠ段母線接地”信號，10?kVⅠ段母線電壓UA：10.6?kV，UB：9.8?kV，UC：0.2?kV。同時(shí)，監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)1號主變101開關(guān)電流496.5?A，有功-0.22?MW，無功-1.09?Mvar，有功和無功數(shù)據(jù)不正確，且10?kVⅠ段母線上所有出線有功和無功數(shù)據(jù)不正確。監(jiān)控人員立即向當(dāng)值調(diào)度員匯報(bào)。

07:40，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)部分遙測數(shù)據(jù)異常。

07:41，調(diào)度員首先試?yán)娙萜鏖_關(guān)及旁路開關(guān)，接地未消失，并根據(jù)負(fù)荷的重要性依次拉路查找。當(dāng)遙控拉開133開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)10?kVⅠ段母線電壓UA：6.1?kV，UB：5.8?kV，UC：0。

07:50，當(dāng)值調(diào)度通知配電人員檢查133線，并告知變電運(yùn)維重點(diǎn)檢查10?kVⅠ段母線壓變。

08:22，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)10?kVⅠ段母線壓變C相高壓熔絲故障，并確認(rèn)是此故障造成10?kVⅠ段母線系統(tǒng)計(jì)量不正確。

08:45，更換10?kVⅠ段母線壓變C相高壓熔絲后，母線電壓恢復(fù)正常。

10:20，配電人員查線時(shí)，發(fā)現(xiàn)133線2號環(huán)網(wǎng)柜102開關(guān)至3號環(huán)網(wǎng)柜101開關(guān)之間電纜絕緣存在問題，并將其隔離，其他線路段送電正常。

17:21，配電人員確認(rèn)電纜故障處理完成，送電正常，恢復(fù)正常運(yùn)行方式(見圖2)。

2 故障現(xiàn)象區(qū)分及處理要點(diǎn)

小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地相電壓為0或接近0，另兩相電壓升高至線電壓，PT開口三角有電壓，發(fā)單相接地信號。

圖1 甲變電站運(yùn)行方式

圖2 甲變電站10 kV 133線正常運(yùn)行方式

壓變高壓側(cè)熔絲熔斷時(shí)，熔斷相電壓降低，非熔斷相電壓不變，PT開口三角有電壓，發(fā)單相接地信號；壓變低壓側(cè)熔絲熔斷時(shí)，熔斷相的電壓為0或接近0，非熔斷相電壓不變，PT開口三角無電壓，不發(fā)單相接地信號。

每一個(gè)運(yùn)行人員尤其是調(diào)度員，應(yīng)掌握故障特征，準(zhǔn)確分辨這2種故障現(xiàn)象，并快速處理運(yùn)行中可能出現(xiàn)的異常情況。

2.1 單相接地的處理要點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)象判斷為單相接地后，應(yīng)檢查站內(nèi)母線、母線附屬設(shè)備、主變套管等。對線路試?yán)瓡r(shí)，按照先拉空載線路后拉負(fù)荷線路的順序；若有小電廠并網(wǎng)線路時(shí)，還應(yīng)該通知其解列后再執(zhí)行。

優(yōu)先試?yán)x線裝置給出的選線結(jié)果，先拉架空線路，最后拉重合閘停用的全電纜線路。當(dāng)可能造成重要用戶停電時(shí)，還應(yīng)該提前通知有關(guān)用戶和客服中心。若是永久接地的線路，調(diào)度運(yùn)行人員不再送電；若是單相接地的線路，調(diào)度運(yùn)行人員應(yīng)該通知線路工區(qū)帶電查線。

2.2 熔絲熔斷的處理要點(diǎn)

根據(jù)故障現(xiàn)象確定為熔絲熔斷后，應(yīng)先更換低壓側(cè)二次熔絲，觀察電壓是否正常。如仍異常，可以將母線壓變改檢修，更換高壓熔絲。更換高壓熔絲后，電壓仍異常，則判定為二次電壓回路異常，在停用壓變時(shí)，應(yīng)做好電壓切換工作。

3 復(fù)故障的調(diào)度處理策略

單一特征的判斷相對容易，2種及2種以上特征的復(fù)合性故障的判斷與處理較為復(fù)雜。如單相接地或諧振常常伴有高壓熔絲熔斷和低壓熔絲熔斷，而高壓熔絲不完全熔斷時(shí)的接地信號，其發(fā)出與否取決于接地信號的二次電壓整定值和熔絲熔斷程度。從實(shí)際運(yùn)行情況來看，電壓異常時(shí)常出現(xiàn)二次回路異常，此時(shí)電壓高低與接地信號是否發(fā)出，參考價(jià)值不大。

甲變電站的復(fù)故障明顯，可以明顯判斷C相有接地，而其他情況下的復(fù)故障現(xiàn)象并不明顯。

3.1 故障1

某110?kV變電所35?kVⅠ，Ⅱ段并列運(yùn)行。Ⅰ段電壓UA：0，UB：37?kV，UC：34?kV；Ⅱ段電壓UA：3?kV，UB：37?kV，UC：22?kV，“Ⅰ，Ⅱ段母線接地”。

應(yīng)當(dāng)注意到35?kVⅠ，Ⅱ段并列運(yùn)行，其壓變顯示電壓不同，表明壓變存在異常，應(yīng)先進(jìn)行排查。35?kVⅡ段母線壓變C相高壓熔絲熔斷，更換高壓熔絲后，Ⅱ段電壓UA：3?kV，UB：37?kV，UC：33?kV，表明Ⅰ，Ⅱ段母線上存在A相接地。

試?yán)蚨纬鼍€時(shí)，發(fā)現(xiàn)試?yán)瑼相線路時(shí)Ⅱ段電壓UA：25?kV，UB：27?kV，UC：25?kV，母線電壓恢復(fù)正常，說明Ⅱ段線路發(fā)生了A相接地故障。

3.2 故障2

某110?kV變電站10?kVⅠ段母線接地，Ⅰ段電壓UA：10.13?kV，UB：0.3?kV，UC：0.28?kV，消弧線圈未動作(現(xiàn)場消弧線圈未投)，小電流接地裝置指示139線路。試?yán)?39線路后，UA：6.1?kV，UB：0.3?kV，UC：0.28?kV，表明選線正確。同時(shí)，需對Ⅰ段母線壓變B，C相熔絲進(jìn)行檢查。經(jīng)檢查：由于10?kVⅠ段母線消弧線圈未投入使用，未能及時(shí)補(bǔ)償電容電流，導(dǎo)致接地相電容電流過大，10?kVⅠ段母線壓變B，C相低壓熔絲熔斷。

基于上述分析，出現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)單相接地與壓變異常的復(fù)故障時(shí)，可依據(jù)母線上出線的有功和無功遙測信息、其他母線電壓信息及消弧線圈投退信息進(jìn)行判別。如果判別壓變存在異常，應(yīng)立即進(jìn)行缺陷處理；如果單相接地故障的非故障相熔絲完好，電壓信息明顯，即依據(jù)該電壓可辨別試?yán)€路，則可同步進(jìn)行單相接地故障處理；如果單相接地故障的非故障相熔絲均損壞，無法辨別單相接地現(xiàn)象，則待熔絲更換后再進(jìn)行試?yán)蛦蜗嘟拥毓收咸幚怼?/p>

4 改進(jìn)措施

(1)?各部門應(yīng)協(xié)調(diào)安排老舊設(shè)備的定期維護(hù)與檢修工作，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)?對于容性故障電流較大的10?kV線路，應(yīng)確保消弧線圈的正確投入。

(3)?運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)對一次設(shè)備的巡視檢查，及時(shí)消除設(shè)備故障。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行事故處理流程，提高故障現(xiàn)象分析能力，及時(shí)、全面、準(zhǔn)確匯報(bào)，且匯報(bào)調(diào)度時(shí)能分析判斷出事故類型，以節(jié)省調(diào)度員故障處理時(shí)間。

（5）監(jiān)控值班員應(yīng)總結(jié)和學(xué)習(xí)母線單相接地與壓變?nèi)劢z熔斷同時(shí)發(fā)生時(shí)的事故研判經(jīng)驗(yàn)，正確區(qū)別故障現(xiàn)象。