10k V配電線路單相接地故障處理模式分析與改進

劉 飛

陜西省地方電力(集團)公司淳化縣供電分公司 陜西 咸陽 711202

一、引言

在電力系統(tǒng)中,單相接地故障是一種較常出現(xiàn)的故障,由于接地點容性電流較小,線電壓不變,不影響向負荷供電,短時間仍可繼續(xù)運行。但發(fā)生單相接地故障時所經(jīng)流的電容量較大時就會在接地點導致電弧,形成一種間歇性的電弧過電壓,容易燒損電壓互感器保險,嚴重時危及電壓互感器本身及其它設備,危及線路運行安全和人身安全。因此,掌握電力系統(tǒng)單相接地分析與處理方法,及時發(fā)現(xiàn)并排除線路接地故障,確?？煽抗╇?對從事電氣運行工作的人員來說至關重要。

二、110k V配電線路系統(tǒng)故障定位的研究意義

在10k V配電網(wǎng)中,發(fā)生單相接地故障的概率占總故障概率的五分之四左右。按照規(guī)定,假設產(chǎn)生單相接地的系統(tǒng)故障,該系統(tǒng)依然可運轉1～2小時,為保障了供電的安穩(wěn)性。然而,10k V配電網(wǎng)所處的地理環(huán)境復雜,一般采用單電源輻射性供電,總體長度長,配電線路分支較多。如果10k V配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障。傳統(tǒng)的定位措施依托人工檢測,操作人員對線路沿線的系統(tǒng)故障點進行檢測。這不但耗費了大批人力物力,而且延長了停電時間,給用戶帶來巨大的不便,降低了供電的安穩(wěn)性。因此,迫切需求一種快速的系統(tǒng)故障定位技術。

210k V配電線路單相接地故障處理模式分析與改進

2.1 零序電流保護分界斷路器實際應用優(yōu)勢和弊端 在10k V配電線路中裝設帶有零序電流保護的分界斷路器,可以快速監(jiān)測反映出單相接地故障段,將查找故障點時間縮為最短,提高供電可靠性。配電線路正常運行時,系統(tǒng)中無零序電流。單相接地故障時,系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電流,故障線路零序電流等于系統(tǒng)中所有非故障線路對地電容電流之和,由線路側流向母線側,因此可以裝設零序電流保護設備。由于單相接地時故障線路與非故障線路中都將產(chǎn)生零序電流,為保證動作選擇性,保護裝置動作電流整定值應大于本線路流經(jīng)的電容電流。帶保護分界斷路器不僅具有處理相間短路故障的速段、過流及重合閘功能,同時具有對單相接地故障的零序保護功能,其零序保護電流整定值和保護動作延時時間均可調(diào),給零序保護設置延時時間為△t,整定值為Iset0。單相接地發(fā)生前,即t1之前,保護不動作,斷路器處于合閘狀態(tài)；當發(fā)生接地后,故障線路零序電流超過Iset0,則保護進入延時,以此判斷該單相接地故障是否為瞬時性故障,如為瞬時性故障,接地消失,保護不動作；如為永久性故障,則保護動作,斷路器分閘,自動隔離故障。該斷路器具有通信功能,可以實現(xiàn)隔離故障的自動反饋,以便使故障狀況第一時間被監(jiān)控和調(diào)度掌握?？偨Y帶有零序電流保護的分界斷路器實際使用情況得知,對于安裝于用戶T節(jié)點處的帶零序電流保護的分界斷路器,可以快速切除單相接地故障,有效避免因單相接地故障引發(fā)主網(wǎng)母線的電容電流增加和非故障母線對地電壓幅值的升高。同時避免單相接地時故障線路連續(xù)運行2h以及傳統(tǒng)模式下故障選線拉合變電站內(nèi)出線斷路器而導致非必要停電情況的發(fā)生。

2.2 合理布局配變位置,使線路接頭發(fā)熱頻率降低 注重線路基礎建設,合理的預測未來的負荷；減小線路供電半徑；選擇與負荷相配的導線截面；事實證明,這些改變也可以有效減少10k V配電線路接地故障的發(fā)生次數(shù)。另外,為縮短接地故障的查找和排除接地故障時間,縮小停電范圍,提高供電可性,變電站內(nèi)可以安裝小電流自動的接地選線裝置,此裝置可以自動選擇發(fā)生接地故障的線路,準確率較高,時間較短。而且可以縮短非故障線路不必要的停電時間,提高電網(wǎng)供電可靠性,避免故障向周圍擴大。在電網(wǎng)實際的運行中,一定要把此裝置與各配電線的間隔零序電流互感器等來配合使用,否則就不能發(fā)揮應用作用；主線上裝設分段開關、較長分支線裝設分支開關,較短分支線裝設跌落式熔斷器；主線上分段裝設接地故障顯示儀,分支線上裝設接地故障顯示儀。

2.3 降低供電可靠性,減少供電量 對于單相接地故障的發(fā)生,首先需要進行人工選線,將沒有產(chǎn)生單相接地故障的線路要及時進行停電處理,中斷正常的供電體系；然后再將單相接地的配電線路的運行停止。在對故障進行查找和消除的過程中,不能使用戶正常用電,尤其是在雷雨天氣、植物生長期和夜間等條件下,不方便對故障進行查找和消除。根據(jù)統(tǒng)計結果,我們知道由配電線路的單相接地故障引發(fā)的供電問題,每年至少會減少十幾萬千瓦時的供電量,因此會對我國的經(jīng)濟效益和供電指標產(chǎn)生嚴重的影響。

2.4 應用新技術和新設備 為了對農(nóng)網(wǎng)10k V配電線在運行過程中產(chǎn)生單相接地故障進行預防,我們可以采取以下的新技術和新設備。(1)安裝小電流接地自動選線裝置小電流接地自動選線裝置可以自動對產(chǎn)生單相接地故障的線路進行選擇,并且選擇準確率高、所需時間短,因此可以降低非故障性停電的幾率,防止故障的擴大化發(fā)展,提高供電的實際可靠性。在使用時,需要注意配電出線間隔上的零序電流互感器和本裝置進行配合使用,否則難以發(fā)揮其應有的效果。(2)安裝單相接地故障檢測系統(tǒng)將信號源安裝在配電出線的出口位置,同時將單相接地故障指示器安裝在配電線路的開始、中部以及分支處的導線上,進行故障區(qū)段的指示。在配電線路產(chǎn)生單相接地故障時,我們可以依據(jù)指示器上的顏色的改變,找到故障存在的范圍,從而快速的找到故障存在的位置。(3)使用防爆自動脫離型的過電壓保護裝置在變臺和配電線路上使用的原金屬氧化物避雷器和FS－10閥型避雷器換成防爆自動脫離過壓保護裝置,該裝置在進行過電壓保護時具有良好的放電效果,因此絕緣擊穿的效率較低且耐多重雷擊,在運行時也很穩(wěn)定。并且脫離裝置在進行長期的運行過程總出現(xiàn)的雷擊損壞和銳化時都可以進行可靠的脫落,從而避免避雷器爆炸引發(fā)的配電線永久接地故障、人身安全以及設備安全等問題,具有流通量較大、殘壓較低且陡坡特性平坦、響應時間快等特點。

結語

通過對10k V配電線路單相接地故障的分析,了解單相接地故障對系統(tǒng)電壓和電流產(chǎn)生的影響,總結出該故障特點。對于當前線路實際運行中單相接地故障處理,供電部門通過人工拉合開關進行分段查找故障點,導致故障線路運行時間不能有效保證供電可靠性。通過裝設帶有零序電流保護的分界斷路器,可以縮短處理故障流程,大大降低單相接地故障處理時間；尤其安裝在用戶線路T接點處,可以降低因分支線路故障導致整條線路停運的事故發(fā)生。