寧德10kV電網(wǎng)小電流接地選線裝置的應(yīng)用

郭茜婷

（國(guó)網(wǎng)寧德供電公司）

寧德10kV電網(wǎng)小電流接地選線裝置的應(yīng)用

郭茜婷

（國(guó)網(wǎng)寧德供電公司）

近年來(lái)，10kV電網(wǎng)接地故障的種類越來(lái)越多，也越來(lái)越復(fù)雜，小電流接地選線裝置不正確動(dòng)作現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重地影響寧德電網(wǎng)的供電可靠性，本文結(jié)合目前寧德10kV電網(wǎng)不同中性點(diǎn)接地方式及保護(hù)配置的特點(diǎn)，介紹了小電流接地選線裝置的原理，對(duì)10kV小電流接地選線裝置的不正確動(dòng)作具體原因進(jìn)行分析，找出10kV小電流接地選線裝置在不同運(yùn)行方式下不正確動(dòng)作的客觀原因以及在設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、安裝過程中的人為原因，提出關(guān)鍵問題的解決方案，進(jìn)一步提高10kV系統(tǒng)供電可靠性。

小電流接地選線；運(yùn)行方式；供電可靠性

1　寧德電網(wǎng)10kV系統(tǒng)接地方式及基本運(yùn)行特征分析

至2015年8月，國(guó)網(wǎng)寧德供電公司在運(yùn)行的變電站有126座，其中4座220kV變電站、11座110kV變電站及1座35kV變電站10kV系統(tǒng)采用經(jīng)消弧線圈的接地方式，其余10kV系統(tǒng)均為不接地方式。由于1OkV饋線零序CT接地點(diǎn)安裝不牢靠、感應(yīng)電流過大等原因，各變電站的小電流接地選線裝置仍存在選線不準(zhǔn)等問題，因此均投發(fā)信（未投跳閘）。其余，不接地系統(tǒng)的變電站根據(jù)年均電容電流大?。?5kV、10kV電網(wǎng)均為10A），逐步安排對(duì)電容電流超過限值的母線增配消弧線圈。

2　寧德電網(wǎng)主要接地方式的比較

近年來(lái)，由于寧德10kV電網(wǎng)越來(lái)越多的使用電纜作為供電線路，使得電容電流大幅度增加，寧德電網(wǎng)主要采用中性點(diǎn)非有效接地方式，總體劃分為以下兩類：中性點(diǎn)不接地方式和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。在這一類中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，雖然非故障相對(duì)地電壓將升高至原來(lái)的倍，與線電壓相當(dāng)，但是電源電壓仍然對(duì)稱，同時(shí)，因?yàn)閱蜗嘟拥仉娏鬏^小，故允許繼續(xù)供電約2h。因此，在這種類型接地方式的電網(wǎng)中運(yùn)行的電氣設(shè)備，其絕緣必須按線電壓設(shè)計(jì)。當(dāng)然，在不同的接地方式下，發(fā)生單相接地的故障電流、電弧接地導(dǎo)致的過電壓及鐵磁諧振過電壓也不盡相同。另外，由于中性點(diǎn)接地方式的不同，電網(wǎng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，零序電流的大小和方向都會(huì)發(fā)生變化，因此接地保護(hù)的原理因中性點(diǎn)接地方式的不同也各有區(qū)別。以下具體說說系統(tǒng)不接地與經(jīng)消弧線圈接地這兩種非有效接地方式的特點(diǎn)：

2.1中性點(diǎn)不接地方式

中性點(diǎn)不接地又稱為對(duì)地絕緣方式，實(shí)際上是經(jīng)過集中于電力變壓器中性點(diǎn)的等值電容（絕緣狀態(tài)欠佳時(shí)還有泄漏電阻）接地的，其零序阻抗多為一有限值，呈現(xiàn)容性，因接地程度系數(shù)k< 0，DU可能高于相電壓，因此非故障相的工頻電壓升高會(huì)略高于線電壓。寧德中壓電網(wǎng)由于規(guī)模限制，多采用中性點(diǎn)不接地方式：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，故障電流為所有非故障線路電容性電流的總和，這個(gè)值是相當(dāng)小的，對(duì)供電可靠性無(wú)較大影響。同時(shí)，由于各相間的電壓維持不變，三相系統(tǒng)的平衡性未被破壞，允許繼續(xù)2h。但是當(dāng)接地電流較大時(shí)容易產(chǎn)生弧光接地過電壓，使得系統(tǒng)安全性受到影響，要求系統(tǒng)具備較高的絕緣水平。

2.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式

中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)將反映相同電壓等級(jí)的所有對(duì)地電容電流大小。近年來(lái)，由于系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，容量越來(lái)越龐大，導(dǎo)致了故障相發(fā)生后對(duì)地電容電流過大，在接地點(diǎn)產(chǎn)生較大的電弧接地過電壓，導(dǎo)致非故障相對(duì)地電壓增加、絕緣損壞甚至造成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地短路，使事故范圍擴(kuò)大。因此，必須限制電容電流。限制電容電流的方法主要有兩種：淤采用變壓器或母線分列、分段或分區(qū)供電，減少系統(tǒng)規(guī)模。然而，這樣做的后果是增加了經(jīng)費(fèi)，且又導(dǎo)致變壓器的容量上不去以致降低了功率因素，且與城市寸土寸金的土地相矛盾，儼然是十分不經(jīng)濟(jì)的。于采用經(jīng)消弧線圈接地的方式，用消弧線圈的電感電流來(lái)抵消電網(wǎng)對(duì)地的電容電流。

3　小電流接地選線裝置不能可靠動(dòng)作的原因及運(yùn)維過程中存在的問題

如上文所述，若配電網(wǎng)發(fā)生永久性的單相接地故障，三相線路中的非故障相電壓會(huì)上升倍，當(dāng)發(fā)生間歇性弧光接地時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生高于相電壓值2.5耀3倍的過電壓，一點(diǎn)接地短路故障發(fā)展成為相間短路和多點(diǎn)故障，不僅影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，而且故障點(diǎn)所產(chǎn)生的電流還可能危及人身安全。因此，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，為避免不必要的損失，及時(shí)找出故障點(diǎn)成為一項(xiàng)重要任務(wù)。

單相接地故障的定位和選線作為供電領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的實(shí)用技術(shù)，經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，雖然在理論上取得一定的突破，但在實(shí)用的定位和選線技術(shù)上目前發(fā)展?fàn)顩r仍然不夠理想，目前已有的選線裝置在可靠性和準(zhǔn)確性還達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，尚無(wú)準(zhǔn)確可靠的微機(jī)選線裝置可以準(zhǔn)確判斷故障線路，使得大部分變電站不得不采用原始的拉入法判斷故障線路，這樣大大降低了供電的安全性和智能性。單相接地故障的定位和選線的難點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

3.1零序電流互感器選型不當(dāng)或安裝錯(cuò)誤將導(dǎo)致接地選線裝置不可靠動(dòng)作

淤在對(duì)零序電流互感器安裝過程中，需選擇合適的零序CT變比，若過小故障時(shí)的電容電流容易造成零序CT飽和，二次電流畸變導(dǎo)致小電流接地選線裝置不能可靠動(dòng)作。因此，在造價(jià)允許的范圍內(nèi)選擇高精度、高靈敏度、合適CT變比的零序電流互感器十分重要；于零序CT的極性端（標(biāo)有“P1”、“L1”）應(yīng)指向母線，二次測(cè)的極性因與一次側(cè)一致，否則零序電流會(huì)直接流入大地而無(wú)法通過小電流接地選線裝置，造成其不正確動(dòng)作。

3.2故障穩(wěn)態(tài)信號(hào)微弱，難以檢測(cè)

在各種中性點(diǎn)接地方式中，故障時(shí)產(chǎn)生的電流最小的是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，故障電流比正常線路流過的電流信號(hào)還要微弱，其中電流的有功分量和諧波分量就更小。這是基于穩(wěn)態(tài)分量故障選線技術(shù)所面臨的主要問題之一。

3.3日常運(yùn)行維護(hù)過程中存在的問題

小電流接地選線裝置在日常維護(hù)中通常存在以下幾個(gè)方面的問題：淤由于運(yùn)規(guī)未要求選線裝置信號(hào)接入后臺(tái)機(jī)，而寧德全市變電站均已改為運(yùn)維管理，大部分變電站為無(wú)人值守變電站，運(yùn)維人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌控其動(dòng)作情況；于小電流接地選線裝置廠家多，產(chǎn)品的性能及技術(shù)支持服務(wù)良莠不齊，影響日常的運(yùn)維；盂動(dòng)作事件記錄不完善：大部分小電流接地選線裝置動(dòng)作記錄模塊中無(wú)法體現(xiàn)具體的接地線路，只能通過故障發(fā)生的時(shí)間對(duì)應(yīng)查找，特別是早期投運(yùn)的選線裝置甚至沒有事件記錄的功能；榆大部分裝置無(wú)對(duì)時(shí)功能，使得在進(jìn)行裝置動(dòng)作正確性判斷時(shí)，無(wú)法確認(rèn)動(dòng)作時(shí)間，或常常出現(xiàn)裝置與后臺(tái)報(bào)文時(shí)間不一致，影響對(duì)裝置正動(dòng)率的統(tǒng)計(jì)。

4　提高小電流接地選線裝置接地故障判別準(zhǔn)確率的改進(jìn)方案

寧德市配電網(wǎng)絡(luò)的小電流接地選線裝置普遍準(zhǔn)確率較低，在出現(xiàn)接地故障時(shí)還經(jīng)常要采用拉路檢查的故障排查模式，已成為配網(wǎng)發(fā)展的制約，為提高供電可靠性改變這一現(xiàn)狀，需從以下幾個(gè)方面著手予以解決：淤裝置選型方面：從選線的效果來(lái)看，以穩(wěn)態(tài)信號(hào)作為主要判據(jù)的裝置選線正確率較低。去年至今，國(guó)網(wǎng)寧德供電公司投運(yùn)了3套采用暫態(tài)分量和特征頻帶選線裝置的小電流接地選線裝置，依據(jù)目前的選線情況，其故障判別的準(zhǔn)確率高達(dá)100%。今后應(yīng)選擇以暫態(tài)信號(hào)為主要判據(jù)，融合其它判斷條件的裝置，以確保選線正確率；于加強(qiáng)對(duì)小電流接線選線裝置的運(yùn)行維護(hù)和驗(yàn)收管理：將小電流接線選線裝置納入繼電保護(hù)驗(yàn)收管理，對(duì)于零序CT選線裝置、電流電壓回路，按照繼電保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)和定檢，定期對(duì)選線結(jié)果正確率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，盡早發(fā)現(xiàn)家族性缺陷并解決；盂局部試點(diǎn)10kV不接地系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地，該運(yùn)行方式已在越來(lái)越多的供電局試點(diǎn)并得到廣泛應(yīng)用。這種接地方式有以下優(yōu)點(diǎn)：消除了PT諧振弧光過電壓避免了人身死亡事故；提高10kV設(shè)備的絕緣余度；避免了同一段開關(guān)柜絕緣損壞而引起火燒連營(yíng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；榆投入10kV線路的零序電流保護(hù)，在小電流接地選線裝置無(wú)法準(zhǔn)確動(dòng)作的情況下，由線路的零序保護(hù)快速反饋接地故障，再由運(yùn)維人員進(jìn)行相關(guān)操作。

5　結(jié)語(yǔ)

小電流接地選線作為配電網(wǎng)絡(luò)接地故障的一種主要檢測(cè)手段，提高選線準(zhǔn)確率，對(duì)于提高供電企業(yè)的供電可靠性和供電質(zhì)量有著重要的意義。國(guó)網(wǎng)寧德供電公司在積累小電流接地選線運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，也在探索有效的選線方案。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，暫態(tài)量選線裝置由于其高采樣率和高速率CPU的應(yīng)用，其正確率已達(dá)到較高的水平。配電系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地，增強(qiáng)了接地故障特征電流量，為零序電流保護(hù)的正確動(dòng)作奠定了基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)接地故障的快速切除，為人身和設(shè)備安全提高了更加可靠的保障，建議考慮將小電流接地選線裝置作為新建變電站的標(biāo)準(zhǔn)配置予以推廣，同時(shí)逐步為未安裝的變電站補(bǔ)充安裝。

[l]謝小莉.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)方式探討.電世界，1996（8）：4～5.

[2]張振旗.10kV中性點(diǎn)小電阻接地系統(tǒng)零序電流保護(hù)整定值探討[J].供用電，1996（6）.

[3]袁勇，李凌.10kV小電阻接地系統(tǒng)接地變壓器零序電流保護(hù)誤動(dòng)分析[J].華東電力，2003（6）：31～33.

[4]平紹勛，周玉芳.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式及運(yùn)行分析[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010：203～204.

TM862

A

1673-0038（2015）49-0247-02

2015-11-20

郭茜婷（1989-），助理工程師，大學(xué)本科，主要從事繼電保護(hù)管理，主配網(wǎng)定值計(jì)算工作。