小電流接地系統(tǒng)特別是35KV及以下的小接地系統(tǒng),由于線路分支多,走向復(fù)雜,電壓等級較低,在設(shè)計施工中質(zhì)量不易保證,運(yùn)行中發(fā)生接地故障的幾率很高。為了便于電網(wǎng)值班人員準(zhǔn)確判斷接地類別,及時處理故障,保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行,提高用戶電能質(zhì)量。本文通過對興義市地方電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)踐,從小接地系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置的構(gòu)成及動作原理,歷年接地故障情況的統(tǒng)計、接地原因、故障判別及預(yù)防接地的措施等幾個方面進(jìn)行分析,對運(yùn)行值班人員和工程技術(shù)人員有一定的借鑒作用。
1.問題提出
目前,小電流接地系統(tǒng)特別是35KV及以下的小接地系統(tǒng),由于其線路分支多,走向復(fù)雜,電壓等級較低,在設(shè)計施工中線路質(zhì)量不易保證,運(yùn)行中發(fā)生接地故障的幾率是很高的。從我市地方電網(wǎng)歷年來的運(yùn)行統(tǒng)計資料來看,在小電流接地系統(tǒng)的接地故障中,35KV電網(wǎng)占8.2%,10KV電網(wǎng)占91.8%。本文通過筆者在實(shí)踐中對電網(wǎng)運(yùn)行工況的了解以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),分析了小電流接地系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中易引起誤判的幾類接地故障,在給出其原因分析的基礎(chǔ)上著重闡述了接地故障的判別方法、處理措施及對策。相信對同行有一定的借鑒作用。
2.易引起誤判的幾類接地故障及其原因分析
為了便于展開下文,我們有必要首先對電網(wǎng)發(fā)生接地的原因作一個簡單的分析。如圖1,當(dāng)中性點(diǎn)電壓Uo不為0且Uo大于絕緣監(jiān)察系統(tǒng)定值時,便有接地信號發(fā)出,而Uo反映的是零序電壓,其計算公式為:Uo=(ùa+ùb+ùc)/3
從上式可以看出,當(dāng)電網(wǎng)各相電壓ùa、ùb、ùc不平衡時,便有中性點(diǎn)電壓Uo產(chǎn)生,而電網(wǎng)電壓的不平衡度是接地信號發(fā)生與否的關(guān)鍵,本文下面的論述將緊緊圍繞接地故障發(fā)生的原因作具體分析。根據(jù)興義市地方電網(wǎng)歷年來的運(yùn)行資料,我們統(tǒng)計了如下幾類經(jīng)常發(fā)生接地的情況:
2.1系統(tǒng)發(fā)生單相接地或兩相不完全接地
此時,系統(tǒng)各相對地電壓ùa、ùb、ùc不平衡,其相量和不為零,產(chǎn)生中性點(diǎn)位移
?。ㄈ鐖D1),致使TV二次的開口三角繞組出現(xiàn)零序電壓而發(fā)出接地信號。
2.2系統(tǒng)高壓側(cè)缺相運(yùn)行
根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和多次的模擬試驗(yàn),當(dāng)系統(tǒng)高壓側(cè)缺一相或兩相運(yùn)行時,由于各相對地電壓不平衡(某一相或兩相為零),其相量和不為零,產(chǎn)生的中性點(diǎn)位移致使TV二次的開口三角繞組出現(xiàn)零序電壓而發(fā)出接地信號。
2.3系統(tǒng)發(fā)生諧振
由于系統(tǒng)中電壓互感器TV的勵磁電抗XL(等于ωL)過低,倒閘操作時恰遇某相電壓過零值或操作手法不正確、系統(tǒng)接地運(yùn)行時間過長等,都可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振。此時,系統(tǒng)三相電壓是不平衡的,產(chǎn)生的中性點(diǎn)位移也會使保護(hù)動作而發(fā)出接地信號,這是在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)致接地信號誤發(fā)最多的一種假接地故障。
此外,對高壓設(shè)備搖測絕緣或雷電時也可能導(dǎo)致假接地信號發(fā)出。由于以上諸多原因,在客觀上給運(yùn)行人員判別接地故障帶來了一定的難度。
3.接地故障判別
根據(jù)TV的接線特點(diǎn),其鐵芯中存在零序磁通通路,故在其二次感應(yīng)電壓而使保護(hù)動作而發(fā)出接地信號。對于各種接地類別的大致特點(diǎn),我們有必要進(jìn)行一定的歸納總結(jié),以利電網(wǎng)值班人員準(zhǔn)確地判別故障情況,采取正確方法及時消除故障。
3.1系統(tǒng)一相接地或兩相不完全接地
此時,其相應(yīng)相對地電壓降低,非接地相電壓升高,電壓表計指示視情況不同而異。
當(dāng)一相完全接地時,故障相對地電壓為零,中性點(diǎn)位移電壓為相電壓,非故障相對地電壓升高倍,變?yōu)橄到y(tǒng)線電壓。若故障相不完全接地,則故障相對地電壓大于零而小于相電壓,非故障相對地電壓值大于相電壓而小于線電壓,接地電流比完全接地時小一些。由此,我們根據(jù)圖2所示絕緣監(jiān)察系統(tǒng)所接各種表計指示即可得知系統(tǒng)接地情況。
3.2系統(tǒng)高壓側(cè)缺相運(yùn)行時當(dāng)系統(tǒng)高壓側(cè)某一相(或兩相)斷線或母線電壓互感器某一相(或兩相)高壓保險熔斷時,有如下具體情況:
3.2.1若絕緣監(jiān)察系統(tǒng)(圖2)采用單相電壓互感器組成的Y0/Y0接線時,假設(shè)TV一次A相熔斷造成缺相運(yùn)行,二次a相無感應(yīng)電壓,按說圖2中Va應(yīng)無指示。但從Vab電壓表串過b相,結(jié)果使電壓表Vab、Va形成一串聯(lián)分壓回路,使得Va表計有一定指示,其值與表計內(nèi)阻成正比。
3.2.2若絕緣監(jiān)察系統(tǒng)采用三相五柱式電壓互感器時,由于磁路系統(tǒng)互相聯(lián)通,當(dāng)高壓側(cè)A相保險熔斷造成缺相運(yùn)行時,二次a相能感應(yīng)電壓,Va與Vab比上述3.2.1中的分析結(jié)果高些。缺兩相的分析與缺一相的分析類同??傊?,系統(tǒng)發(fā)生缺相運(yùn)行時,故障相的表計有一定指示,非故障相的表計指示不變。
3.3當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振時發(fā)生鐵磁諧振的一個顯著特征就是產(chǎn)生過電壓,我們可以從表計變化觀察到系統(tǒng)發(fā)生諧振的情況。
3.3.1一相(或兩相)表計指示降低(不為零),其余相表計指示升高,超過系統(tǒng)電壓;或電壓表計指示過頭,從圖2或圖3中測出XJJ或YJ線圈電壓可知中性點(diǎn)電壓已位移至電壓三角形外。
3.3.2三相表計指示依相序次序輪流升高,并在1.2~1.4倍相電壓之間作低頻擺動,約每秒一次。
3.3.3圖2中Va、Vb、Vc三相表計指示遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于線電壓。
3.3.4圖2中Va、Vb、Vc及Vab、Vbc、Vca表計指示同時大大超過額定值。
總之,鐵磁諧振的一個顯著特征是產(chǎn)生過電壓,我們可從系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行判斷。至于對高壓設(shè)備搖測絕緣或雷電時接地信號誤發(fā)的情況,電網(wǎng)值班人員可根據(jù)當(dāng)時的實(shí)際情況進(jìn)行簡單的的判別處理,本文在此不作具體分析。
4.接地故障時的處理措施
根據(jù)筆者的運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn),電網(wǎng)發(fā)生接地時根據(jù)不同情況有如下的處理措施:
4.1在三相表計指示平衡而又發(fā)出接地信號時,應(yīng)首先考慮是否電壓互感器檢修后極性接反。
4.2在已確認(rèn)為真接地且接地頻繁或接地時間較長的情況下,應(yīng)制定合理的電網(wǎng)整改措施,因?yàn)榻拥毓收蠒<霸O(shè)備安全運(yùn)行、造成大量的無功損耗,從而降低電壓質(zhì)量。實(shí)際中可針對不同情況通過對沿線桿塔、橫擔(dān)、絕緣子等的校正、更換以及對沿線網(wǎng)絡(luò)旁樹枝等的修剪等消除接地,并注意加強(qiáng)線路的運(yùn)行維護(hù)管理。
4.3鐵磁諧振產(chǎn)生的過電壓會使絕緣擊穿、避雷器放炮、母線電壓互感器TV炸裂甚至燒毀,因此我們一定要盡量避免諧振的發(fā)生。從根本上說,安裝時應(yīng)著重改善TV的電磁特性(更換伏安特性不良的電磁式電壓互感器以提高勵磁電抗);或在35KV及10KV系統(tǒng)母線電壓互感器TV二次側(cè)加裝消諧電阻、消諧燈或擊穿保險器,以防止并聯(lián)諧振的產(chǎn)生。對運(yùn)行值班人員來說,主要應(yīng)從改變運(yùn)行方式及操作手法入手,采取如下措施:
4.3.1改變運(yùn)行方式時應(yīng)使Xco/XL≤0.01或Xco/XL≥3(Xco為系統(tǒng)容抗,XL為系統(tǒng)感抗,主要為TV勵磁電抗),使系統(tǒng)遠(yuǎn)離諧振區(qū)。
4.3.2操作時應(yīng)盡量避免將小電流系統(tǒng)的消弧線圈退出運(yùn)行;對110KV及以上大電流系統(tǒng),如果經(jīng)計算在運(yùn)行過程中不要求中性點(diǎn)接地運(yùn)行時,應(yīng)在操作時先合上電源變壓器中性點(diǎn)接地刀閘,操作完畢后再將中性點(diǎn)接地刀閘退出運(yùn)行。
4.3.3停送電要注意操作順序:母線停電時,先拉母線電壓互感器TV,切除電感L,再拉母聯(lián)斷路器,送電時與此相反;當(dāng)斷路器斷口裝有均壓電容時,應(yīng)先合斷路器,再升壓,升壓后如要停電,應(yīng)先將電壓降至零,再拉斷路器;對裝有母差保護(hù)的雙路重要母線,當(dāng)母差保護(hù)使一條母線停電時應(yīng)及時拉開母聯(lián)斷路器的隔離開關(guān)或母線電壓互感器的隔離開關(guān),切除發(fā)生串聯(lián)諧振的LC回路。
4.3.4根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),新安裝或大修后投入運(yùn)行的10KV及35KV系統(tǒng)如果頻繁發(fā)生諧振,且通過上述的消諧方法都不能消除諧振時,我們應(yīng)考慮其加裝的消諧裝置是否已損壞。若未設(shè)消諧裝置,可用一只100W左右的燈泡接于TV開口三角形側(cè)來臨時代用。
4.4若為缺相運(yùn)行造成接地,應(yīng)對線路質(zhì)量進(jìn)行檢查,通過核算更換一些不合格線路的線型。如缺相運(yùn)行系由母線TV高壓保險熔斷造成,在發(fā)電廠或變電站接線和設(shè)備均無技術(shù)、質(zhì)量問題的前提下,應(yīng)考慮有無重新核算TV高壓保險容量的必要。
4.5若雷電時頻繁發(fā)生接地,應(yīng)重新?lián)u測發(fā)電廠或變電站進(jìn)線避雷器的接地是否良好,發(fā)電廠、變電站內(nèi)部接地網(wǎng)絡(luò)是否滿足技術(shù)要求,避雷針的保護(hù)范圍是否足夠,必要時采用加化學(xué)降阻劑、埋設(shè)接地體、對避雷針保護(hù)范圍進(jìn)行重新核算等予以消除。
4.6若對高壓設(shè)備搖測絕緣時有接地信號落牌,應(yīng)著重考慮一次回路接地點(diǎn)存在的可能性。如檢修后接地線是否拆除、接地刀閘是否拉開、被搖測設(shè)備的工作接地點(diǎn)(如TV一次接地)或保護(hù)接地點(diǎn)是否已甩開等。
5.結(jié) 語
系統(tǒng)發(fā)生接地的具體原因是非常復(fù)雜的,隨著電力系統(tǒng)微機(jī)綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,接地故障的判別也出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn),限于篇幅,本文對此不作具體分析。在實(shí)際工作中,我們應(yīng)根據(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,準(zhǔn)確地區(qū)分真假接地,然后根據(jù)判斷出的接地類別采用正確的方法進(jìn)行處理。上文只是筆者在工作中的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和心得,不妥之處還望各位同行不吝指正.