電纜接地故障保護(hù)動(dòng)作分析

張成林

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng)了我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷完善和創(chuàng)新，也帶動(dòng)了我國(guó)電力建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)接地故障中，接地發(fā)生的比例可達(dá) 10% 左右，可以說，接地故障嚴(yán)重影響著電廠正常的運(yùn)行。在發(fā)電廠里，直流系統(tǒng)和6kV廠用電系統(tǒng)分別屬于不接地系統(tǒng)和小接地電流系統(tǒng)，當(dāng)這些系統(tǒng)的電纜出現(xiàn)接地故障時(shí)，均需要及時(shí)地找到接地點(diǎn)并消除接地現(xiàn)象，恢復(fù)電纜對(duì)地絕緣，以保證直流和廠用電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。由于電廠里各種電纜密集，電纜的敷設(shè)環(huán)境復(fù)雜，如果發(fā)生接地故障的電纜比較長(zhǎng)，那么接地點(diǎn)的查找將是一個(gè)非常困難的工作。一般需要用電纜接地故障查找儀對(duì)接地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，再根據(jù)測(cè)距位置進(jìn)行查找。若無電纜故障查找儀，就只能分段沿線路查找，查找起來非常困難。本文主要對(duì)電纜接地故障保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析，詳情如下。

關(guān)鍵詞：電纜;接地故障;保護(hù)動(dòng)作

引言

接地故障處理是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要變電站內(nèi)和站外協(xié)調(diào)配合，其中變電站內(nèi)消弧線圈系統(tǒng)、零序電壓互感器系統(tǒng)、電流互感器系統(tǒng)、自動(dòng)化裝置等的協(xié)調(diào)配合最為關(guān)鍵。

1電容電流估算法

隨著配電網(wǎng)規(guī)模日益增大和電纜化率不斷提高，容性電流也相應(yīng)增大，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握容性電流水平，對(duì)于確定消弧線圈容量具有重要意義。但是，實(shí)際當(dāng)中對(duì)容性電流疏于及時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量的現(xiàn)象卻比較普遍，一些容性電流較大的變電站雖然配置了消弧線圈但是容量不足;更有一些變電站甚至容性電流高達(dá)上百安培卻沒有配置消弧線圈;還有一些變電站僅根據(jù)常規(guī)運(yùn)行方式配置消弧線圈的容量，但是在最大運(yùn)行方式下存在消弧線圈容量不足的問題。雖然估算出的容性電流沒有實(shí)測(cè)得到的結(jié)果準(zhǔn)確，但是卻可以快速掌握容性電流的大致范圍，對(duì)于分析問題非常有用，并且可以對(duì)未來配電網(wǎng)擴(kuò)展后的容性電流進(jìn)行預(yù)估。配電網(wǎng)的容性電流的大小主要取決于線路的類型和長(zhǎng)度，單位長(zhǎng)度電纜線路的容性電流一般是架空線路的10倍以上，單位長(zhǎng)度電纜和架空線路的容性電流又與其型號(hào)、規(guī)格和敷設(shè)方式有關(guān)。

2中性點(diǎn)接地方式的選擇

中性點(diǎn)的接地有中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)兩大類（也稱中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)非直接接地）。也有根據(jù)單相接地電流或同點(diǎn)兩相接地時(shí)入地電流的大小來區(qū)分中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，把大于500A的稱為大接地短路電流系統(tǒng)，500A及以下的稱為小接地短路電流系統(tǒng)。一般情況下，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)屬于大接地短路電流系統(tǒng)，非直接接地電網(wǎng)屬于小接地短路電流系統(tǒng)。

2.1中性點(diǎn)直接接地

中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)一低值阻抗接地的系統(tǒng)，稱為有效接地系統(tǒng)。采用中性點(diǎn)經(jīng)低值電阻接地，也是有效接地系統(tǒng)。有效接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的過電壓水平和絕緣水平較低。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓升高不超過系統(tǒng)額定電壓的80%，高壓電網(wǎng)中采用這種接地方式降低設(shè)備和線路造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。缺點(diǎn)是發(fā)生單相接地故障時(shí)單相接地電流很大，為了防止損壞設(shè)備，必須迅速切除接地相甚至三相，降低了供電連續(xù)性，因而供電可靠性差。此外單線接地電流有時(shí)會(huì)超過三相短路電流，影響斷路器遮斷能力的選擇，并有對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾的危險(xiǎn)。

2.2中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地

（1）中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地。高電阻接地方式以限制單相接地故障電流為目的，電阻阻值一般在數(shù)百～數(shù)千歐姆。采用高電阻接地的系統(tǒng)可以消除大部分諧振過電壓、對(duì)單相間歇弧光接地過電壓具有一定的限制作用，同時(shí)可提供足夠的電流和零序電壓，使接地保護(hù)可靠動(dòng)作，單相接地故障電流小于10A，系統(tǒng)可在接地故障條件下持續(xù)運(yùn)行不中斷供電。缺點(diǎn)是系統(tǒng)絕緣水平要求較高。一般用于大型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)。（2）中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地。6～35kV主要有電纜線路構(gòu)成的送、配電網(wǎng)絡(luò)，單相接地故障電容電流較大時(shí)，可采用低電阻接地方式，單相接地故障電流100～100A。低電阻接地的優(yōu)點(diǎn)是快速切除故障，過電壓水平低（參考中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)），可采用絕緣水平較低的電纜和設(shè)備。但應(yīng)考慮供電可靠性要求、故障時(shí)瞬態(tài)電壓、瞬態(tài)電流對(duì)電氣設(shè)備的影響，對(duì)通信的影響和繼電保護(hù)技術(shù)要求。

3基于穩(wěn)態(tài)信息融合的小電流接地系統(tǒng)故障選線方法

在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，故障線路中故障點(diǎn)流經(jīng)電流為全系統(tǒng)非故障線路上的元件對(duì)地電容電流之和，因此會(huì)造成故障線路處的無功功率和正常運(yùn)行線路的無功功率幅值差異較大。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障絕大多數(shù)發(fā)生在相電壓接近于最大值附近，電容電流較電感電流大，流經(jīng)消弧線圈接地的高頻暫態(tài)電流很小，在故障線路上檢測(cè)到的無功功率主要是正常線路等效電容吸收的無功功率之和。單一分量判據(jù)的選線受到不可避免的偶然性和特定運(yùn)行方式的影響，由此，可以形成穩(wěn)態(tài)零序電流和無功功率融合的選線判據(jù)。

4中壓配電網(wǎng)接地故障快速安全處置技術(shù)

4.1中性點(diǎn)經(jīng)電壓源柔性接地方式

配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)可控電壓源柔性接地方式由接地變壓器、單相電壓源、單相注入變壓器、柔性接地控制器等組成。單相電壓源分2種類型，一種為有源逆變型，由電力電子電壓源產(chǎn)生故障相的反相電壓，經(jīng)注入變壓器升壓后注入中性點(diǎn);另一種為相電源電勢(shì)反饋型，由接地變壓器二次側(cè)產(chǎn)生故障相的反相電壓，經(jīng)注入變壓器或直接注入中性點(diǎn)。柔性接地控制器通過檢測(cè)母線三相電壓和零序電壓，實(shí)時(shí)測(cè)量配電網(wǎng)對(duì)地電容、泄漏電阻、脫諧度和介損等對(duì)地絕緣參數(shù)，靈敏檢測(cè)接地故障.

4.2故障相主動(dòng)降壓消弧技術(shù)

配電網(wǎng)線路發(fā)生接地故障時(shí)，電纜及絕緣導(dǎo)線存在擊穿電壓。當(dāng)故障相電壓小于絕緣擊穿電壓時(shí)，絕緣恢復(fù)至未擊穿狀態(tài)，接地點(diǎn)電場(chǎng)對(duì)介質(zhì)中帶電粒子運(yùn)動(dòng)影響減小，故障電阻非線性增大，呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，故障電流減小到零，電弧熄滅。因此，提出故障相主動(dòng)降壓消弧技術(shù)，降低故障相電壓至絕緣電壓以下實(shí)現(xiàn)熄弧。

結(jié)語

總之，如何預(yù)防電纜接地故障是電力行業(yè)安全運(yùn)行的一項(xiàng)難題，我們除了要做好日常的巡檢維護(hù)工作，更應(yīng)該加大電力安全設(shè)施的投入，并提前編制相應(yīng)的應(yīng)急處置方案，保證在發(fā)生故障后能準(zhǔn)確、快速查找故障點(diǎn)并進(jìn)行隔離，快速恢復(fù)送電，保證正常生產(chǎn)秩序。

參考文獻(xiàn)：

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