快速開關(guān)型消弧及過電壓保護(hù)裝置在6kV系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要：6kV系統(tǒng)供電采用的是中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地后，故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，因而不影響對負(fù)荷的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2 h，這是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點;但是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性弧光接地故障時，由于電弧多次不斷的熄滅和重燃，導(dǎo)致系統(tǒng)對地電容上的電荷多次不斷的積累和重新再分配，在非故障相的電感—電容回路上引起高頻振蕩過電壓。

關(guān)鍵詞：消弧及過電壓保護(hù)裝置;中性點不接地系統(tǒng);石化企業(yè)電網(wǎng)

一、前言

6kV系統(tǒng)供電采用的是中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地后，故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，因而不影響對負(fù)荷的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2 h，這是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點;但是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性弧光接地故障時，由于電弧多次不斷的熄滅和重燃，導(dǎo)致系統(tǒng)對地電容上的電荷多次不斷的積累和重新再分配，在非故障相的電感—電容回路上引起高頻振蕩過電壓。6kV饋線以電纜線路為主，供電網(wǎng)絕緣擊穿的可能性大大提高（局部放電會造成絕緣的積累性損傷），對于電纜線路弧光接地時，經(jīng)測試非故障相的過電壓可達(dá)4～7倍。最終在非故障相的絕緣薄弱環(huán)節(jié)造成對地?fù)舸?，進(jìn)而發(fā)展成為相間短路事故。這種電纜單相接地引發(fā)的電纜短路事故危害極大，可造成設(shè)備損壞和大面積晃電，致使裝置停車。消弧裝置能及時發(fā)現(xiàn)各線路的單相非金屬接地故障，將單相非金屬接地轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟饘僦苯咏拥兀\(yùn)行人員根據(jù)小電流裝置的選線情況，及時切除故障線路，保護(hù)電氣設(shè)備，并避免事故擴(kuò)大。本文通過一起6kV線路的單相弧光接地事故案列分析該裝置在系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時的動作情況。

二、快速開關(guān)型消弧及過電壓保護(hù)裝置簡介

某6kV變電站采用快速開關(guān)型消弧及過電壓保護(hù)裝置（消除弧光接地）+小電流選線裝置（用于饋線回路檢測）+流敏型消諧裝置（電壓互感器及熔絲安全）配置，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相電弧接地時，在40ms之內(nèi)將弧光接地快速地轉(zhuǎn)化為金屬接地，（其中故障相真空接觸器合閘時間小于10ms），并將接地點電弧電流減少到零，從而使弧光熄滅，系統(tǒng)過電壓被限制在相電壓值的√3倍以內(nèi)，最大可能地防止間隙性弧光接地故障的發(fā)展。且在弧光發(fā)生的同時配有小電流選線裝置可以準(zhǔn)確選出是哪一路饋線接地、開關(guān)柜號、接地時間、接地電流大小并將信號傳到電氣控制室，便于運(yùn)行人員迅速排除故障。

三、事件經(jīng)過

某日，6kV變電站后臺報警“I段6126消諧接地故障”、“I段6126消諧A相動作”、“I段6126小電流第一段故障”、“6112柜線路接地（14號）”、“I段6126消弧A相動作”、“I段6126消弧弧光接地”、“I段6126消弧A相動作”，現(xiàn)場檢查確認(rèn)I段消弧柜A相接觸器吸合?？辗忠痪€6112對側(cè)倒方式停電后，接地故障消失。經(jīng)檢查，空分一線對側(cè)6117柜（P-1/1）高壓柜電纜室側(cè)板滑落至避雷器A相樁頭處發(fā)生單相弧光接地。

3 消弧裝置動作情況分析

3.1 小電流選線裝置動作情況

查看小電流接地選線裝置歷史記錄，選線為14號線（化工一線），零序電流27.4A，達(dá)到選線動作值（零序電壓大于15V，零序電流大于5A），選線正確。

3.2 快速開關(guān)型消弧及過電壓保護(hù)裝置動作情況

通過故障錄波，我們可以看出18：04 6kV I段A相發(fā)生接地，經(jīng)過4到5個波形（90ms左右）消弧柜A相動作，從波形圖上可以看出：消弧柜A相動作前6kV I段電壓值（UA：24V、UB：109V、UC：85V、UN：87V），達(dá)到消弧柜動作條件（接地相電壓大于5V為弧光接地小于5V為金屬接地，非接地相電壓大于85V，零序電壓大于50V），消弧柜正確動作。

18：49接地故障切除后，復(fù)位消弧柜控制器，A相接觸器斷開后經(jīng)過120ms系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常。18：58 系統(tǒng)發(fā)生諧振持續(xù)4s左右，由于6kV I段電壓值（UA：36V、UB：72V、UC：106V、UN：83V）未到達(dá)消弧柜動作條件非接地相電壓大于85V，消弧柜未動作。

3.3流敏型消諧裝置動作情況

查看免諧裝置歷史記錄，裝置動作兩次，一次動作在系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時，一次發(fā)生在當(dāng)系統(tǒng)接地消失后，流過PT一次中性點的涌流最大為88mA，經(jīng)消諧裝置流敏電阻消耗，480ms后電壓正常。通過故障錄波可以看出兩次均達(dá)到動作值（開口電壓大于15V），均為正確動作。

本次單相弧光接地事故發(fā)生后，小電流選線及消弧及過電壓保護(hù)裝置動作正確，消弧裝置及時將弧光接地轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的金屬接地，流敏型消諧裝置抑制了系統(tǒng)的諧振，未引發(fā)次生事故，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定供電。

四、結(jié)束語

通過消弧及過電壓保護(hù)裝置的主動干預(yù)可以減少單相接地故障給電網(wǎng)運(yùn)行帶來的不良影響，但我們還要積極改善設(shè)備的運(yùn)行條件，及時消除設(shè)備缺陷，保持設(shè)備的清潔，提高設(shè)備的絕緣水平。同時，完善相關(guān)典型事故預(yù)案，還要提高運(yùn)行人員的技術(shù)水平，縮短查找處理接地故障的時間。

參考文獻(xiàn)：

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[2]《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）》國家電網(wǎng)公司，2012.

[3]唐濤，《發(fā)電廠與變電站自動化技術(shù)及其應(yīng)用》中國電力出版社，2005

作者簡介：梅云峰（1982-），男，工程師，2007年畢業(yè)于西安石油大學(xué)電氣工程及其自動化，在烏石化熱電廠從事電氣相關(guān)工作。

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