10kV配電網(wǎng)中間歇性接地保護誤動作分析

煙臺東源送變電工程有限公司萊山分公司 欒海港

在配電網(wǎng)中，間歇性接地保護作為一種重要的保護裝置，能夠及時檢測和隔離接地故障，保護設(shè)備和人員的安全。然而，間歇性接地保護誤動作的問題仍然存在，給配電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性帶來了一定的挑戰(zhàn)。其中，中性點接地故障是導(dǎo)致間歇性接地保護誤動作的常見因素之一。

1 中性點接地故障分析

1.1 中性點接地故障的分類

中性點接地故障可分為以下幾種類型：中性點接地電阻斷路、中性點接地電阻故障和中性點接地不良。中性點接地電阻斷路指的是中性點接地電阻發(fā)生斷開，導(dǎo)致中性點失去接地連接。中性點接地電阻故障會導(dǎo)致接地電阻值異常增加或接地電阻連接不可靠。中性點接地不良涉及中性點接地存在問題，如接地電極腐蝕、接地導(dǎo)線斷裂或松動等情況，這些問題會影響中性點的電壓分布和接地效果。對于不同類型的中性點接地故障進行分類有助于更好地了解故障的性質(zhì)和特征，并采取相應(yīng)的故障診斷和維修措施[1]。

1.2 中性點接地故障對間歇性接地保護的影響

中性點接地故障會對間歇性接地保護產(chǎn)生不良影響，可能引起誤動作或無法正確檢測和隔離接地故障。第一，當中性點接地故障發(fā)生時，中性點電壓可能會上升或變得不穩(wěn)定，這會導(dǎo)致間歇性接地保護誤判為接地故障，觸發(fā)保護裝置的動作。第二，故障引起的地電流異常增加會使間歇性接地保護錯誤地觸發(fā)保護動作，導(dǎo)致不必要的干預(yù)和停電。

中性點接地故障的存在會增加間歇性接地保護的誤動作概率，導(dǎo)致保護裝置可能會錯誤地判定為發(fā)生接地故障，從而觸發(fā)保護動作，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。因此，為了確保間歇性接地保護的可靠性和準確性，需要對中性點接地故障進行及時檢測和診斷，采取相應(yīng)的維修和改進措施，確保對接地故障的正確檢測和隔離，以減少誤動作的發(fā)生。

1.3 中性點接地故障的檢測和診斷方法

為了及時發(fā)現(xiàn)和診斷中性點接地故障，表1介紹一些常用的檢測和診斷方法。

表1 中性點接地故障的檢測和診斷方法

2 間歇性接地保護誤動作的可能原因

2.1 傳感器故障及其影響

傳感器可能存在靈敏度不足、漂移、偏差或失效等問題，這些問題可能導(dǎo)致保護裝置無法準確感知和測量電流、電壓等信號，從而引發(fā)誤動作。例如，電流傳感器的故障可能導(dǎo)致保護裝置無法準確檢測接地電流，造成誤動作或無法及時檢測接地故障[2]。

2.2 信號干擾對誤動作的影響

電磁干擾、電磁波輻射、共模干擾，以及其他外部干擾源都可能干擾保護裝置的正常運行，使其錯誤地觸發(fā)保護動作。

信號干擾會影響保護裝置的信號采集和處理過程，導(dǎo)致信號失真或誤判。例如，電磁干擾可能使保護裝置錯誤地感知到接地電流存在，導(dǎo)致誤動作的發(fā)生。

2.3 系統(tǒng)地電壓波動對誤動作的影響

當系統(tǒng)地電壓存在異常波動或突變時，保護裝置可能錯誤地將其解讀為接地故障，觸發(fā)誤動作。地電壓波動可能源自系統(tǒng)內(nèi)部的故障，如接地電阻變化、地線接觸不良等，也可能受到外部因素的影響，如大氣放電、雷擊等。

2.4 負荷諧波對誤動作的影響

諧波電流會對保護裝置產(chǎn)生影響，干擾其正常運行，特別是當負荷諧波與間歇性接地保護裝置的工作頻率相近時，誤動作的概率會增加。

負荷諧波可能來自非線性負荷設(shè)備，如電子設(shè)備、變頻器、整流裝置等。這些設(shè)備會引入諧波電流，使保護裝置誤判為接地故障，并觸發(fā)保護動作[3]。

2.5 絕緣破壞與誤動作的關(guān)系

當絕緣系統(tǒng)發(fā)生故障，如絕緣材料老化、絕緣子破裂、絕緣擊穿等，可能導(dǎo)致接地電流異常增加或電壓分布不均勻，該異常現(xiàn)象會干擾間歇性接地保護的正常工作，引起誤動作。

絕緣破壞可能由環(huán)境因素、設(shè)備老化、外力作用等多種原因引起，及時地絕緣監(jiān)測和維護對于預(yù)防絕緣破壞引起的誤動作至關(guān)重要。如圖1所示。

圖1 絕緣材料老化

3 中性點接地故障引起的間歇性接地保護誤動作案例分析

3.1 案例一：中性點接地電阻斷路

在一座10kV 配電站中，該配電站中有多個變壓器，每個變壓器的中性點均通過接地電阻接地。然而，由于設(shè)備老化和維護不到位，某個變壓器的中性點接地電阻發(fā)生斷開，導(dǎo)致中性點失去接地連接。

3.1.1 分析過程

事故起因：中性點接地電阻斷路的起因是設(shè)備老化和維護不到位，使接地電阻發(fā)生斷開。

事故分析：中性點接地電阻斷路會導(dǎo)致中性點電壓異常升高或不穩(wěn)定，可能誤導(dǎo)間歇性接地保護，引發(fā)誤動作。

事故維修措施：診斷過程中，巡視和目視檢查確認了中性點接地電阻的斷開情況。維修措施包括更換或修復(fù)中性點接地電阻，確保中性點的正常接地連接。此外，應(yīng)加強設(shè)備的定期檢查和維護，防止類似故障再次發(fā)生。

3.1.2 結(jié)論

中性點接地電阻斷路導(dǎo)致間歇性接地保護的誤動作。通過巡視檢查、維修中性點接地電阻和加強設(shè)備維護，可以解決中性點接地電阻斷路故障，提高間歇性接地保護的可靠性。

3.2 案例二：中性點接地電阻故障

在一座10kV 配電站中，發(fā)生了中性點接地不良的故障。中性點接地存在松動、腐蝕、接觸不良等問題，導(dǎo)致中性點無法有效與地連接。

3.2.1 分析過程

事故起因：中性點接地不良的起因可能是接地連接部分松動、腐蝕或接觸不良。

事故分析：中性點接地不良會導(dǎo)致中性點電壓異常變化或無法保持穩(wěn)定的接地狀態(tài)。這種異常狀態(tài)可能導(dǎo)致間歇性接地保護誤判為接地故障，觸發(fā)誤動作。

事故維修措施：診斷過程中，使用巡視檢查和接地電阻測量確認了中性點接地不良的存在。維修措施包括緊固接地連接、清理腐蝕物等方法，確保中性點接地的良好連接和穩(wěn)定接地狀態(tài)。另外，還應(yīng)加強設(shè)備的定期檢查和維護，以預(yù)防中性點接地不良問題的再次發(fā)生。

3.2.2 結(jié)論

通過巡視檢查、接地電阻測量和維護措施，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決中性點接地不良問題，提高間歇性接地保護的可靠性和準確性，確保配電網(wǎng)的安全運行。

3.3 案例三：中性點接地不良

在一座10kV 配電站中，中性點接地電阻出現(xiàn)短路、開路或接觸不良等故障現(xiàn)象，導(dǎo)致中性點接地連接不穩(wěn)定或無法正常工作。

3.3.1 分析過程

事故起因：中性點接地電阻故障的起因可能是接地電阻本身老化、松動或接觸不良等。

事故分析：中性點接地電阻故障會導(dǎo)致中性點電壓異常變化或失去接地連接，可能引發(fā)間歇性接地保護的誤動作。

事故維修措施：診斷過程中，使用接地電阻測量和巡視檢查確認了中性點接地電阻存在故障。維修措施包括維修、更換或重新連接中性點接地電阻，確保中性點正常接地。同時，應(yīng)加強設(shè)備的定期維護和檢查，防止中性點接地電阻故障再次發(fā)生。

3.3.2 結(jié)論

通過接地電阻測量、巡視檢查和維修措施，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決中性點接地電阻故障，提高間歇性接地保護的可靠性和準確性，確保配電網(wǎng)的安全運行。

4 間歇性接地保護誤動作的預(yù)防與改進措施

4.1 提高傳感器性能和準確性的

在預(yù)防和改進間歇性接地保護誤動作方面，關(guān)注傳感器的性能和準確性是至關(guān)重要的。選擇具有高精度、低漂移和良好線性特性的傳感器，以確保準確的信號采集和測量。并進行定期的傳感器校準和維護，以保持其性能和準確性。校準過程應(yīng)遵循標準程序，并記錄校準結(jié)果。同時，要考慮使用多個參數(shù)進行故障檢測和判斷，如電流、電壓和頻率等，以提高判斷準確性。

4.2 信號濾波和抗干擾設(shè)計

為了防止外部干擾對間歇性接地保護的誤動作產(chǎn)生影響，采用合適的濾波器對采集的信號進行濾波處理，濾除高頻噪聲和干擾，確保只保留有效信號。設(shè)計抗干擾電路和屏蔽措施，減少外部對信號的影響。例如，采用屏蔽線纜、金屬屏蔽箱等措施來減少電磁干擾。考慮引入地電壓補償技術(shù)，通過測量地電壓并相應(yīng)補償，減少地電壓變化對間歇性接地保護的影響。

4.3 地電壓監(jiān)測裝置的優(yōu)化

為了更好地監(jiān)測和識別中性點接地故障，應(yīng)對地電壓監(jiān)測裝置進行定期檢查和校準，以確保其準確性和可靠性，校準應(yīng)遵循標準程序，并記錄校準結(jié)果。此外，使用高精度的地電壓監(jiān)測裝置，能夠準確測量和監(jiān)測中性點的接地狀態(tài)和電壓變化。根據(jù)實際情況設(shè)定合適的地電壓閾值，并設(shè)置相應(yīng)的報警機制，當?shù)仉妷撼^或低于設(shè)定閾值時能夠及時發(fā)出警報，以便采取相應(yīng)的措施。

4.4 諧波控制和負荷管理

諧波對間歇性接地保護的誤動作可能產(chǎn)生負面影響，可以采取以下措施：在系統(tǒng)中引入諧波過濾器，用于過濾諧波成分，減少諧波對間歇性接地保護的干擾；采用合適的諧波控制策略，如無功補償、諧波限制器等，以控制負載產(chǎn)生的諧波，降低諧波水平；合理管理和平衡系統(tǒng)負荷，減少過載和諧波產(chǎn)生，以降低間歇性接地保護誤動作的風險。

4.5 絕緣測試和維護策略

絕緣破壞可能導(dǎo)致間歇性接地保護的誤動作。要定期對系統(tǒng)進行絕緣測試，以監(jiān)測絕緣狀態(tài)并及時發(fā)現(xiàn)潛在的絕緣問題，測試結(jié)果應(yīng)記錄并進行評估。另外，根據(jù)絕緣測試結(jié)果，制定相應(yīng)的維護策略，包括維護絕緣物的清潔、絕緣層的修復(fù)、絕緣物的更換等，以確保絕緣性能良好。同時，引入絕緣監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測關(guān)鍵設(shè)備和線路的絕緣狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)絕緣問題并采取相應(yīng)措施。

5 結(jié)語

本文對10kV 配電網(wǎng)間歇性接地保護誤動作進行了深入研究和分析，得出以下結(jié)論。

第一，中性點接地故障是導(dǎo)致間歇性接地保護誤動作的重要原因之一，中性點接地電阻斷路、中性點接地電阻故障和中性點接地不良都可能導(dǎo)致誤動作的發(fā)生。第二，傳感器故障、信號干擾、系統(tǒng)地電壓波動、負荷諧波和絕緣破壞等因素也會影響間歇性接地保護的準確性，可能引起誤動作。第三，為了預(yù)防和減少間歇性接地保護誤動作，提出了一系列改進措施，包括提高傳感器性能、采用抗干擾設(shè)計、優(yōu)化地電壓監(jiān)測裝置、控制負荷諧波，以及加強絕緣測試和維護策略。

本研究為解決10kV 配電網(wǎng)間歇性接地保護誤動作問題，提供了技術(shù)支持和指導(dǎo)，進一步地研究和實踐將有助于提高配電網(wǎng)的可靠性和安全性，確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。