火電廠電氣設(shè)備接地故障檢修方法研究

閆文浩

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江寧波 315700）

0 引言

目前，火電廠的電氣設(shè)備檢修的次數(shù)越來越多，其主要原因是電氣設(shè)備使用周期較長(zhǎng)，當(dāng)接近使用最長(zhǎng)年限時(shí)，設(shè)備損壞次數(shù)增加，并且時(shí)常出現(xiàn)人工失誤導(dǎo)致電氣設(shè)備接地故障的情況，從而造成設(shè)備短路，不能正常工作。為加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備的管理[1]，需要研究火電廠電氣設(shè)備接地故障的檢修方法。

形成接地故障的大多數(shù)故障情況是單相接地故障，在單相接地故障下，電氣設(shè)備依舊會(huì)保持一段短時(shí)間的供電，能夠保持1～2 h，系統(tǒng)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，電網(wǎng)線電壓仍保持對(duì)稱，在該時(shí)間段內(nèi)，應(yīng)該盡快找到并排除故障的線路，否則長(zhǎng)時(shí)間地處于單相接地故障狀態(tài)下，會(huì)造成更多的線路發(fā)生故障，從而導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生短路、損壞，甚至?xí)斐苫馂?zāi)。因此，需要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行定期檢查[2]。為此利用MOA 限制過電壓，完成電氣設(shè)備接地故障處理，設(shè)計(jì)了新型的接地故障檢修方法。

1 火電廠電氣設(shè)備接地故障檢修方法設(shè)計(jì)

1.1 收集線路桿塔參數(shù)

為實(shí)現(xiàn)火電廠電氣設(shè)備接地故障檢修，首先收集線路桿塔的參數(shù)，該參數(shù)可以通過不同導(dǎo)線的型號(hào)分析接地故障的過電壓對(duì)電氣設(shè)備的影響程度，確定過電壓的最大值。

考慮到不同型號(hào)的導(dǎo)線承受的過電壓的最大值不同，其中LGJ-400/35 與LGJ-400/50 型號(hào)的導(dǎo)線，兩者承受的過電壓數(shù)值較小，為1.532，LGJ-500/45 型號(hào)的導(dǎo)線[3]，其過電壓承受的數(shù)值較大，能夠承受1.539 水平的過電壓，因此，在選用導(dǎo)線型號(hào)時(shí)，應(yīng)選擇LGJ-500/45 的導(dǎo)線。

1.2 構(gòu)建雙端系統(tǒng)輸電模型

根據(jù)不同的導(dǎo)線型號(hào)對(duì)應(yīng)的過電壓數(shù)據(jù)，構(gòu)建雙端系統(tǒng)輸電模型。在該模型下，能夠?qū)嵭须p端線路的輸電工作，由兩端接入口輸電，從而達(dá)到減緩過電壓損害的目的[4]。

綜合上述分析，采用輸電線路長(zhǎng)600 km，通過鋼芯鋁絞線8xLGJ-500/45 型號(hào)的導(dǎo)線對(duì)其進(jìn)行構(gòu)建，采用貓頭塔塔形，導(dǎo)線參數(shù)見表1。

表1 導(dǎo)線參數(shù)

對(duì)導(dǎo)線所承受的電壓與電流進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)人工操作時(shí)電壓殘壓達(dá)到峰值，產(chǎn)生1 kA 電流，電壓峰值為1489 kV，雷電沖擊的殘壓峰值達(dá)到1642 kV，將其輸入模型體系，從而完成雙端系統(tǒng)輸電模型的構(gòu)建，根據(jù)模型界定過電壓極大時(shí)的電源阻抗范圍[5]。

1.3 界定過電壓極大時(shí)電源阻抗范圍

在完成雙單系統(tǒng)輸電模型后，根據(jù)該模型可以對(duì)接地故障，電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生極大的過電壓時(shí)，界定電源阻抗的范圍。目前，通過在高壓電網(wǎng)的基礎(chǔ)上設(shè)置高壓線路輸電是普遍方式，因此在阻抗范圍界定時(shí)，需要綜合考慮高壓電網(wǎng)的等效情況等，通常等效高壓系統(tǒng)電源的正序阻抗為X1，變化范圍30～160 Ω[6]。

在火電廠電氣設(shè)備檢修時(shí)，需要對(duì)導(dǎo)線的線路設(shè)置20 個(gè)接地點(diǎn)，每個(gè)接地點(diǎn)之間的距離相等，以此判定線路各個(gè)部位的電壓值，根據(jù)電壓值的變化，能夠找到接地故障發(fā)生的位置，從而得到應(yīng)檢修哪一條導(dǎo)線的結(jié)論。保持電源不變，則電源內(nèi)部的阻抗也不變，當(dāng)改變電源的阻抗時(shí)，電源內(nèi)部的阻抗值需要根據(jù)上述模型進(jìn)行計(jì)算，可以得出對(duì)應(yīng)的阻抗范圍（表2）。

如表2 所示，根據(jù)雙端系統(tǒng)輸電模型界定出不同電源下，經(jīng)歷過電壓時(shí)的電壓阻抗一般在1.523～1.736 Ω[7]。

表2 不同電源下接地故障過電壓阻抗范圍計(jì)算結(jié)果

1.4 利用MOA 限制過電壓

確定電源正序阻抗后，根據(jù)導(dǎo)線內(nèi)部的過電壓，利用MOA 限制過電壓。

在故障線路的位置設(shè)置多組MOA，第一組設(shè)置在線路兩端，第二組設(shè)置在線路1/3、2/3 處，第三組設(shè)置在線路的1/4、2/4、3/4 以及末尾處，根據(jù)MOA 的不同位置，抑制故障線路中的過電壓，限制其增長(zhǎng)與流動(dòng)。

線路中MOA 對(duì)應(yīng)位置的過電壓得到較強(qiáng)的限制，可以減弱線路內(nèi)部的電壓。但運(yùn)用MOA 限制過電壓需要在一定的范圍內(nèi)才能夠起作用[8]，最佳距離保持在80 km 左右，超過80 km對(duì)線路中過電壓的限制作用不明顯，同時(shí)還會(huì)因線路過長(zhǎng)而增加成本耗費(fèi)。MOA 設(shè)置在線路中間位置能夠?qū)€路中的過電壓起到最佳的限制作用，從而解決接地故障，使線路中的過電壓變小、直至消失，電氣設(shè)備可繼續(xù)正常工作。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

通過對(duì)火電廠電氣設(shè)備接地故障檢修方法的設(shè)計(jì)，使廠內(nèi)電氣設(shè)備恢復(fù)了正常工作。相比于以往的故障排除法，本方法過電壓的限制效果更強(qiáng)，檢修速度更快。通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證分析，實(shí)驗(yàn)A組為本文設(shè)計(jì)的檢修方法，實(shí)驗(yàn)B 組為文獻(xiàn)[3]的基于回路直流電阻測(cè)量的輸電線路單相接地故障離線故障定位方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以線路中過電壓的數(shù)值以及檢修時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析

檢測(cè)發(fā)生單相接地故障的電氣設(shè)備的線路進(jìn)行過電壓數(shù)值，得到過電壓數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表3）。

表3 實(shí)驗(yàn)A、B 兩組線路過電壓數(shù)值統(tǒng)計(jì)

如表3 所示，B 組的3 個(gè)線路中，過電壓的數(shù)值均高于A 組的過電壓數(shù)值，容易造成線路損壞，A 組檢修時(shí)間為1.5 h，B 組檢修時(shí)間為2 h，兩者相差0.5 h。

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，論證本文設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備接地故障檢修方法工作效率更高，對(duì)過電壓的限制效果更好，能夠保障電氣設(shè)備的正常工作。

3 結(jié)束語

針對(duì)火電廠電氣設(shè)備接地故障檢修方法進(jìn)行研究，通過收集線路桿塔參數(shù)，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)構(gòu)建雙端系統(tǒng)輸電模型，能夠更快速地找出接地故障的原因。本文設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的嚴(yán)謹(jǐn)性，能夠直面問題，以新穎的角度作為出發(fā)點(diǎn)切入，從全新的角度審視故障問題，與以往研究不同的是，利用MOA 限制極大的過電壓，能夠?qū)﹄妷寒a(chǎn)生有效的限制作用，從而減小接地故障對(duì)電氣設(shè)備的損壞程度，在檢修方法設(shè)計(jì)上具有一定的創(chuàng)新性。