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,我國在高壓開關電器方面的類型較多,根據滅弧原理可以將其分為SF6開關類型、真空開關類型、空氣開關類型,頻繁應用于電力系統(tǒng)之中。近幾年,相關人員在傳統(tǒng)電器基礎上研發(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成,只要將所有零件安裝到整體結構上,便可大幅降低全封閉組合電器的安裝成本與時間。可靠性高,據相關人士調查后發(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,全封閉組合電器設備的故障率增加,其中大部分原因和接地系統(tǒng)有關。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。其內部的主要絕緣介質為壓縮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)當電源變壓器外殼連接地點到全封閉電源組合或繼電器驅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動開關的一端外殼上與接地所在電路的兩端斷口時,容易在驅動開關和電源變壓器間的外殼上連接產生較大環(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

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

1.短路電弧故障。根據現(xiàn)有全封閉組合電器產品的運行統(tǒng)計,在組合電器內部發(fā)生短路電弧故障的概率是不高的,大部分內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。導致內部電弧故障的原因主要是：①內部裝配不合格,導致斷口距離或者導體之間沒有達到要求,發(fā)生擊穿。②運行時誤操作引起的。如帶負荷操作隔離開關。當全封閉電器組合中的電器內部部件發(fā)生直接電弧起火故障時,電弧在殼內持續(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?shù)姆阑鸨Ｗo措施,壓力不斷升高就有可能進一步直接產生氣室局部電弧放電,導致氣室壓力不斷向上升高而還可能直接導致電器外殼涂層破裂,發(fā)生爆炸危險。

2.感應電流和渦流。組合電器產生感應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生感應電壓,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生渦流。所以運行中需要接地系統(tǒng)將電流導入大地,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生的絕緣介質擊穿、母線對地擊穿以及斷口擊穿,都會產生嚴重的過電壓。

三、全封閉組合電器接地問題的解決策略

根據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)流和渦流的產生、遏制瞬態(tài)電位升的產生)。

1.合理設計,留足裕度。組合電器應該特別注意有機結合不同國家電網建設愿景,和系統(tǒng)的長遠發(fā)展,設備元件參數(shù)的抉擇選取更換時應該盡量留有發(fā)展的最大裕度,避免由于設備元件參數(shù)的實際適應能力差異而造成設備參數(shù)提前到期退役,影響設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備內各內部元件設備參數(shù)之間的正確匹配,保證設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,合理的設計接地系統(tǒng)降低電阻值。新建變電站時,應采用銅材質的接地網和接地線,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備支撐螺栓代替接地線。正常情況下,人體接觸的是設備外殼。外殼整體連接且多點接地保證外殼感應電流的流通,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。全封閉組合電器設備運行前,維護管理人員應盡快準確掌握電器設備工作原理、結構以及設備運行工作維護功能特點,提高電器設備出現(xiàn)異常情況的應急處理反應能力,最大限度地有效減少電器設備異常對我國電網安全穩(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品出現(xiàn)各種接地處理問題,相關技術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策略對其產品展開更有針對性接地處理,以便其在各類電力傳輸領域中能夠充分發(fā)揮自身應用價值。