全封閉組合電器的接地問題分析

魏 凱

正泰電氣股份有限公司 上海 201600

前言：目前,我國在高壓開關(guān)電器方面的類型較多,根據(jù)滅弧原理可以將其分為SF6開關(guān)類型、真空開關(guān)類型、空氣開關(guān)類型,頻繁應(yīng)用于電力系統(tǒng)之中。近幾年,相關(guān)人員在傳統(tǒng)電器基礎(chǔ)上研發(fā)出全封閉組合電器,這種電器可以將保護、控制以及各種線路,全部裝入金屬外殼之中,全封閉組合電器不會受到工業(yè)污染、強酸雨以及霧霾等天氣的干擾,比較適合高海拔、環(huán)境較為惡劣等地區(qū)。在整個安裝過程極其便利,整個電器都是由多個零件所構(gòu)成,只要將所有零件安裝到整體結(jié)構(gòu)上,便可大幅降低全封閉組合電器的安裝成本與時間?？煽啃愿?據(jù)相關(guān)人士調(diào)查后發(fā)展,全封閉組合電器出現(xiàn)各種事故的幾率較低。但是隨著電力系統(tǒng)電壓增大,全封閉組合電器設(shè)備的故障率增加,其中大部分原因和接地系統(tǒng)有關(guān)。因此,有必要了解、分析其接地系統(tǒng)的特點和存在的問題以便提高全封閉組合電器運行的安全和穩(wěn)定。

一、全封閉組合電器的自身性能

全封閉組合電器可以將保護、控制以及各種線路,全部裝入金屬外殼之中。其內(nèi)部的主要絕緣介質(zhì)為壓縮SF6氣體,接地系統(tǒng)是重要組成部分。其特點如下：a)全封閉組合電器占地面積小,對應(yīng)的接地裝置面積小,難以滿足系統(tǒng)低接地的運行要求。

b)當(dāng)電源變壓器外殼連接地點到全封閉電源組合或繼電器驅(qū)動裝置的一端外殼上與接地所在電路的斷口附近以及外殼連接接地點到驅(qū)動開關(guān)的一端外殼上與接地所在電路的兩端斷口時,容易在驅(qū)動開關(guān)和電源變壓器間的外殼上連接產(chǎn)生較大環(huán)流。因此在站區(qū)接地系統(tǒng)中的電阻值偏大,

c)在站區(qū)局部封閉接地裝置與全封閉接地組合中的電器元件外殼之間很有可能還會出現(xiàn)較大的接地電位差。站區(qū)占地面積小,當(dāng)發(fā)生故障時,故障電流難以得到有效、及時的擴散,且流通路徑也不規(guī)則。

二、全封閉組合電器存在的問題分析

根據(jù)現(xiàn)有全封閉組合電器產(chǎn)品的運行統(tǒng)計,產(chǎn)品主要主要問題如下：

1.短路電弧故障。根據(jù)現(xiàn)有全封閉組合電器產(chǎn)品的運行統(tǒng)計,在組合電器內(nèi)部發(fā)生短路電弧故障的概率是不高的,大部分內(nèi)部電弧接地的故障是發(fā)生在剛投入運行或大修后的期間內(nèi)。導(dǎo)致內(nèi)部電弧故障的原因主要是：①內(nèi)部裝配不合格,導(dǎo)致斷口距離或者導(dǎo)體之間沒有達到要求,發(fā)生擊穿。②運行時誤操作引起的。如帶負(fù)荷操作隔離開關(guān)。當(dāng)全封閉電器組合中的電器內(nèi)部部件發(fā)生直接電弧起火故障時,電弧在殼內(nèi)持續(xù)燃燒,使直接發(fā)生電弧故障的電器氣室的局部壓力不斷升高,如果不及時采取適當(dāng)?shù)姆阑鸨Ｗo措施,壓力不斷升高就有可能進一步直接產(chǎn)生氣室局部電弧放電,導(dǎo)致氣室壓力不斷向上升高而還可能直接導(dǎo)致電器外殼涂層破裂,發(fā)生爆炸危險。

2.感應(yīng)電流和渦流。組合電器產(chǎn)生感應(yīng)電流和渦流的原因主要是：①組合電器母線通過電流時會在外殼產(chǎn)生感應(yīng)電壓,若形成回路則形成環(huán)流。②組合電器母線通過電流時外殼中產(chǎn)生渦流。所以運行中需要接地系統(tǒng)將電流導(dǎo)入大地,避免安全事故。

3.過電壓。組合電器在運行過程中由于雷電沖擊等原因產(chǎn)生的絕緣介質(zhì)擊穿、母線對地?fù)舸┮约皵嗫趽舸?都會產(chǎn)生嚴(yán)重的過電壓。

三、全封閉組合電器接地問題的解決策略

根據(jù)上面的分析可以得出,組合電器要安全接地除了要承受各種故障電流和雷電沖擊電流外,接地系統(tǒng)還要有低電阻值、較小接觸電壓和跨步電壓(遏制環(huán)流和渦流的產(chǎn)生、遏制瞬態(tài)電位升的產(chǎn)生)。

1.合理設(shè)計,留足裕度。組合電器應(yīng)該特別注意有機結(jié)合不同國家電網(wǎng)建設(shè)愿景,和系統(tǒng)的長遠(yuǎn)發(fā)展,設(shè)備元件參數(shù)的抉擇選取更換時應(yīng)該盡量留有發(fā)展的最大裕度,避免由于設(shè)備元件參數(shù)的實際適應(yīng)能力差異而造成設(shè)備參數(shù)提前到期退役,影響設(shè)備的生命周期使用壽命。并特別注意全封閉方式組合電器設(shè)備內(nèi)各內(nèi)部元件設(shè)備參數(shù)之間的正確匹配,保證設(shè)備能承受各種故障電流和雷電沖擊電流。避雷器和電壓互感器要有專用接地。

2.采用低電阻材料,合理的設(shè)計接地系統(tǒng)降低電阻值。新建變電站時,應(yīng)采用銅材質(zhì)的接地網(wǎng)和接地線,降低接地系統(tǒng)的電阻值。

3.保證接地線截面積和足夠機械強度。接地線采用電解銅,應(yīng)保證足夠截面積。能承受電路的最大短時耐受電流,且不過熱。還要保證有足夠的機械強度能承受該點的電磁力。

4.外殼多點專用接地且不能用設(shè)備支撐螺栓代替接地線。正常情況下,人體接觸的是設(shè)備外殼。外殼整體連接且多點接地保證外殼感應(yīng)電流的流通,從而降低外殼的渦流損耗,降低接觸電壓和跨步電壓。

5.做好定期維護。全封閉組合電器設(shè)備運行前,維護管理人員應(yīng)盡快準(zhǔn)確掌握電器設(shè)備工作原理、結(jié)構(gòu)以及設(shè)備運行工作維護功能特點,提高電器設(shè)備出現(xiàn)異常情況的應(yīng)急處理反應(yīng)能力,最大限度地有效減少電器設(shè)備異常對我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定正常運行可能帶來的直接危害。運行后維護管理人員應(yīng)定期對組合電器巡檢,接地線是否有生銹、損壞情況,如有請專業(yè)人員及時檢修更換。

結(jié)束語

綜上所述,全封閉組合電器運行方便而且檢修維護周期長、維護簡單工作量小元件安裝迅速、運行維護費用低、無任何電磁干擾等諸多優(yōu)點。為了有效避免全封閉組合電器產(chǎn)品出現(xiàn)各種接地處理問題,相關(guān)技術(shù)人員通常需要深入研究了解各種接地處理問題的可能形成及其原因,并及時研究采取相應(yīng)策略對其產(chǎn)品展開更有針對性接地處理,以便其在各類電力傳輸領(lǐng)域中能夠充分發(fā)揮自身應(yīng)用價值。