10k V配電線路單相接地故障處理模式分析與改進(jìn)

劉 飛

陜西省地方電力(集團(tuán))公司淳化縣供電分公司 陜西 咸陽(yáng) 711202

一、引言

在電力系統(tǒng)中,單相接地故障是一種較常出現(xiàn)的故障,由于接地點(diǎn)容性電流較小,線電壓不變,不影響向負(fù)荷供電,短時(shí)間仍可繼續(xù)運(yùn)行。但發(fā)生單相接地故障時(shí)所經(jīng)流的電容量較大時(shí)就會(huì)在接地點(diǎn)導(dǎo)致電弧,形成一種間歇性的電弧過(guò)電壓,容易燒損電壓互感器保險(xiǎn),嚴(yán)重時(shí)危及電壓互感器本身及其它設(shè)備,危及線路運(yùn)行安全和人身安全。因此,掌握電力系統(tǒng)單相接地分析與處理方法,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除線路接地故障,確保可靠供電,對(duì)從事電氣運(yùn)行工作的人員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

二、110k V配電線路系統(tǒng)故障定位的研究意義

在10k V配電網(wǎng)中,發(fā)生單相接地故障的概率占總故障概率的五分之四左右。按照規(guī)定,假設(shè)產(chǎn)生單相接地的系統(tǒng)故障,該系統(tǒng)依然可運(yùn)轉(zhuǎn)1～2小時(shí),為保障了供電的安穩(wěn)性。然而,10k V配電網(wǎng)所處的地理環(huán)境復(fù)雜,一般采用單電源輻射性供電,總體長(zhǎng)度長(zhǎng),配電線路分支較多。如果10k V配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障。傳統(tǒng)的定位措施依托人工檢測(cè),操作人員對(duì)線路沿線的系統(tǒng)故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。這不但耗費(fèi)了大批人力物力,而且延長(zhǎng)了停電時(shí)間,給用戶帶來(lái)巨大的不便,降低了供電的安穩(wěn)性。因此,迫切需求一種快速的系統(tǒng)故障定位技術(shù)。

210k V配電線路單相接地故障處理模式分析與改進(jìn)

2.1 零序電流保護(hù)分界斷路器實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和弊端 在10k V配電線路中裝設(shè)帶有零序電流保護(hù)的分界斷路器,可以快速監(jiān)測(cè)反映出單相接地故障段,將查找故障點(diǎn)時(shí)間縮為最短,提高供電可靠性。配電線路正常運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)中無(wú)零序電流。單相接地故障時(shí),系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電流,故障線路零序電流等于系統(tǒng)中所有非故障線路對(duì)地電容電流之和,由線路側(cè)流向母線側(cè),因此可以裝設(shè)零序電流保護(hù)設(shè)備。由于單相接地時(shí)故障線路與非故障線路中都將產(chǎn)生零序電流,為保證動(dòng)作選擇性,保護(hù)裝置動(dòng)作電流整定值應(yīng)大于本線路流經(jīng)的電容電流。帶保護(hù)分界斷路器不僅具有處理相間短路故障的速段、過(guò)流及重合閘功能,同時(shí)具有對(duì)單相接地故障的零序保護(hù)功能,其零序保護(hù)電流整定值和保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間均可調(diào),給零序保護(hù)設(shè)置延時(shí)時(shí)間為△t,整定值為Iset0。單相接地發(fā)生前,即t1之前,保護(hù)不動(dòng)作,斷路器處于合閘狀態(tài)；當(dāng)發(fā)生接地后,故障線路零序電流超過(guò)Iset0,則保護(hù)進(jìn)入延時(shí),以此判斷該單相接地故障是否為瞬時(shí)性故障,如為瞬時(shí)性故障,接地消失,保護(hù)不動(dòng)作；如為永久性故障,則保護(hù)動(dòng)作,斷路器分閘,自動(dòng)隔離故障。該斷路器具有通信功能,可以實(shí)現(xiàn)隔離故障的自動(dòng)反饋,以便使故障狀況第一時(shí)間被監(jiān)控和調(diào)度掌握。總結(jié)帶有零序電流保護(hù)的分界斷路器實(shí)際使用情況得知,對(duì)于安裝于用戶T節(jié)點(diǎn)處的帶零序電流保護(hù)的分界斷路器,可以快速切除單相接地故障,有效避免因單相接地故障引發(fā)主網(wǎng)母線的電容電流增加和非故障母線對(duì)地電壓幅值的升高。同時(shí)避免單相接地時(shí)故障線路連續(xù)運(yùn)行2h以及傳統(tǒng)模式下故障選線拉合變電站內(nèi)出線斷路器而導(dǎo)致非必要停電情況的發(fā)生。

2.2 合理布局配變位置,使線路接頭發(fā)熱頻率降低 注重線路基礎(chǔ)建設(shè),合理的預(yù)測(cè)未來(lái)的負(fù)荷；減小線路供電半徑；選擇與負(fù)荷相配的導(dǎo)線截面；事實(shí)證明,這些改變也可以有效減少10k V配電線路接地故障的發(fā)生次數(shù)。另外,為縮短接地故障的查找和排除接地故障時(shí)間,縮小停電范圍,提高供電可性,變電站內(nèi)可以安裝小電流自動(dòng)的接地選線裝置,此裝置可以自動(dòng)選擇發(fā)生接地故障的線路,準(zhǔn)確率較高,時(shí)間較短。而且可以縮短非故障線路不必要的停電時(shí)間,提高電網(wǎng)供電可靠性,避免故障向周圍擴(kuò)大。在電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行中,一定要把此裝置與各配電線的間隔零序電流互感器等來(lái)配合使用,否則就不能發(fā)揮應(yīng)用作用；主線上裝設(shè)分段開關(guān)、較長(zhǎng)分支線裝設(shè)分支開關(guān),較短分支線裝設(shè)跌落式熔斷器；主線上分段裝設(shè)接地故障顯示儀,分支線上裝設(shè)接地故障顯示儀。

2.3 降低供電可靠性,減少供電量 對(duì)于單相接地故障的發(fā)生,首先需要進(jìn)行人工選線,將沒有產(chǎn)生單相接地故障的線路要及時(shí)進(jìn)行停電處理,中斷正常的供電體系；然后再將單相接地的配電線路的運(yùn)行停止。在對(duì)故障進(jìn)行查找和消除的過(guò)程中,不能使用戶正常用電,尤其是在雷雨天氣、植物生長(zhǎng)期和夜間等條件下,不方便對(duì)故障進(jìn)行查找和消除。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,我們知道由配電線路的單相接地故障引發(fā)的供電問題,每年至少會(huì)減少十幾萬(wàn)千瓦時(shí)的供電量,因此會(huì)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)效益和供電指標(biāo)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

2.4 應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備 為了對(duì)農(nóng)網(wǎng)10k V配電線在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生單相接地故障進(jìn)行預(yù)防,我們可以采取以下的新技術(shù)和新設(shè)備。(1)安裝小電流接地自動(dòng)選線裝置小電流接地自動(dòng)選線裝置可以自動(dòng)對(duì)產(chǎn)生單相接地故障的線路進(jìn)行選擇,并且選擇準(zhǔn)確率高、所需時(shí)間短,因此可以降低非故障性停電的幾率,防止故障的擴(kuò)大化發(fā)展,提高供電的實(shí)際可靠性。在使用時(shí),需要注意配電出線間隔上的零序電流互感器和本裝置進(jìn)行配合使用,否則難以發(fā)揮其應(yīng)有的效果。(2)安裝單相接地故障檢測(cè)系統(tǒng)將信號(hào)源安裝在配電出線的出口位置,同時(shí)將單相接地故障指示器安裝在配電線路的開始、中部以及分支處的導(dǎo)線上,進(jìn)行故障區(qū)段的指示。在配電線路產(chǎn)生單相接地故障時(shí),我們可以依據(jù)指示器上的顏色的改變,找到故障存在的范圍,從而快速的找到故障存在的位置。(3)使用防爆自動(dòng)脫離型的過(guò)電壓保護(hù)裝置在變臺(tái)和配電線路上使用的原金屬氧化物避雷器和FS－10閥型避雷器換成防爆自動(dòng)脫離過(guò)壓保護(hù)裝置,該裝置在進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)時(shí)具有良好的放電效果,因此絕緣擊穿的效率較低且耐多重雷擊,在運(yùn)行時(shí)也很穩(wěn)定。并且脫離裝置在進(jìn)行長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程總出現(xiàn)的雷擊損壞和銳化時(shí)都可以進(jìn)行可靠的脫落,從而避免避雷器爆炸引發(fā)的配電線永久接地故障、人身安全以及設(shè)備安全等問題,具有流通量較大、殘壓較低且陡坡特性平坦、響應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)10k V配電線路單相接地故障的分析,了解單相接地故障對(duì)系統(tǒng)電壓和電流產(chǎn)生的影響,總結(jié)出該故障特點(diǎn)。對(duì)于當(dāng)前線路實(shí)際運(yùn)行中單相接地故障處理,供電部門通過(guò)人工拉合開關(guān)進(jìn)行分段查找故障點(diǎn),導(dǎo)致故障線路運(yùn)行時(shí)間不能有效保證供電可靠性。通過(guò)裝設(shè)帶有零序電流保護(hù)的分界斷路器,可以縮短處理故障流程,大大降低單相接地故障處理時(shí)間；尤其安裝在用戶線路T接點(diǎn)處,可以降低因分支線路故障導(dǎo)致整條線路停運(yùn)的事故發(fā)生。