核電廠低壓配電系統(tǒng)接地故障保護(hù)分析與改進(jìn)

劉宇

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

低壓供配電線路作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量還會(huì)直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行性能。在配電線路的運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)了接地故障，還會(huì)產(chǎn)生一定的安全隱患，并會(huì)給該電力企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失以及社會(huì)損失。針對(duì)這一問題，就要求各配電運(yùn)行檢修人員能夠?qū)ε潆娋€路接地故障發(fā)生的原因進(jìn)行及時(shí)正確的分析跟判斷，并需要及時(shí)做好相應(yīng)的防范措施，來保證整個(gè)配電線路的運(yùn)行安全性跟可靠性。

1 原因分析

核電廠低壓配電系統(tǒng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，低壓廠用變壓器中性點(diǎn)均設(shè)置有零序過電流保護(hù)，觸發(fā)變壓盛高壓側(cè)開關(guān)跳閘。在核電廠低壓配電設(shè)計(jì)中，證電動(dòng)機(jī)額定功率不小于55kw時(shí)，設(shè)置零序過電流保護(hù)；當(dāng)電加熱器額定電流大予1 0 0A時(shí)，饋線回路配置零序過電流保護(hù)。電流保護(hù)整定電流（365A），這兩個(gè)回路的接地故障保護(hù)不能實(shí)現(xiàn)完全配合，因此導(dǎo)致A電廠越級(jí)跳閘事件的發(fā)生B電廠90kw回路配置了零序過電流保護(hù)，表面上看可以與變壓器中性點(diǎn)零序過電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)選擇性配合，但在B電廠事件中，90kw風(fēng)機(jī)饋線回路接地故障電流（270A）超過了接觸器分?jǐn)嗄芰?，零序過電流繼電器動(dòng)作試圖跳開接觸器時(shí)，接觸器發(fā)生粘連，故障沒有切除．，變器中性點(diǎn)：霧序．過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)先于焙斷器熔斷，觸發(fā)變壓器高壓側(cè)開關(guān)跳閘。

2 接地的作用

地球具有非常低的阻力，可以容納無限量的電量，可以吸收大量的電荷仍然可以保持潛力。在接地保護(hù)系統(tǒng)中，與地接觸并連接到電器的一個(gè)或一組導(dǎo)體形成接地極。當(dāng)電流通過接地極擴(kuò)散到地面時(shí)，電阻更接近接地極。距離越遠(yuǎn)，阻力越小。實(shí)驗(yàn)證明，在距離單個(gè)接地極或接地位置20m的位置實(shí)際上不存在電阻，此時(shí)的電位接近零。有效攻擊閃電。將設(shè)備的金屬部分連接到地面可以有效地防止人員和設(shè)備被雷擊。確保電氣設(shè)備正常運(yùn)行。電氣設(shè)備通常在中性點(diǎn)接地，中性點(diǎn)和地之間的電位等于零。

3 接地保護(hù)設(shè)計(jì)分析及改進(jìn)

3.1 TN系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)

（1）動(dòng)作時(shí)間。如果在TN系統(tǒng)運(yùn)行期間發(fā)生單相接地故障，則整個(gè)系統(tǒng)的阻抗相對(duì)較小，并且短路電流較大，因此可以可靠地操作低壓配電設(shè)備，并且可以及時(shí)切斷故障部分，減少對(duì)其余部分的影響。但是，在器件保護(hù)動(dòng)作之前，短路電流會(huì)導(dǎo)致PEN和PE線路上的電壓下降，這使得器件的金屬外殼具有一定的電位并構(gòu)成安全威脅。而且由于PEN和PE阻抗大約是故障線路總阻抗的一半，系統(tǒng)安全電壓的最大限制已經(jīng)超過，因此金屬外殼上的電位會(huì)逐漸影響無故障設(shè)備的金屬外殼,在許多情況下，操作員不會(huì)與金屬外殼直接接觸。為了提高設(shè)備的安全性，有必要控制設(shè)備保護(hù)的反應(yīng)時(shí)間，以確保及時(shí)排除接地故障，減少安全事故的發(fā)生。在設(shè)計(jì)過程中，配電總線和固定式供電設(shè)備的主配電線路的時(shí)間應(yīng)控制在5s以內(nèi)，手持或移動(dòng)電氣的最終配電線路的故障截止時(shí)間應(yīng)控制在5s以內(nèi)，設(shè)備應(yīng)控制在0.4s以內(nèi)。（2）漏電保護(hù)。設(shè)計(jì)TN系統(tǒng)時(shí)，將選擇過流保護(hù)和漏電保護(hù)的組合。某些特殊線路也需要設(shè)置零序保護(hù)，以減少低壓配電系統(tǒng)中接地故障的影響。但是，就實(shí)際情況而言，這種設(shè)計(jì)方法更適用于變壓器低壓側(cè)的單相接地故障，以及高壓側(cè)單相接地保護(hù)的靈敏度。過流保護(hù)相對(duì)較低。另外，對(duì)于手持設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備電源線的保護(hù)設(shè)計(jì)，有必要分析PEN和PE電壓傳播問題，安裝漏電保護(hù)裝置，并將設(shè)備的金屬外殼接地。提高設(shè)備的運(yùn)行安全性。對(duì)于某些低壓配電線路，如果單獨(dú)選擇漏電保護(hù)模式，則必須保證充電的載波能夠有效地通過漏電保護(hù)裝置中的電流互感器磁路，避免PEN和PE線路通過。

3.2 減少低壓配電系統(tǒng)接地故障發(fā)生措施

為了保障整個(gè)配電線路的運(yùn)行性能，要求配電運(yùn)行維護(hù)人員能夠?qū)^緣子、分支熔斷器以及避雷器等配電設(shè)備進(jìn)行定期的絕緣測(cè)試工作，對(duì)于測(cè)試不合格的配電設(shè)備要進(jìn)行及時(shí)的更換處理。進(jìn)行配電變壓器的定期檢測(cè)工作，就不合格的變壓器進(jìn)行及時(shí)維修跟更換，此外還需要在配電線路上加裝分支熔斷器，這樣在故障發(fā)生之后還能夠使得故障分為得到有效的縮小，這樣一方面能夠減少停電面積跟停電時(shí)間，另一方面還能夠進(jìn)行故障點(diǎn)的迅速查找與維修，借此來避免電力故障所導(dǎo)致的一系列損失。在進(jìn)行避雷器的接地引下線時(shí)需要通過焊接或者螺栓連接的模式來進(jìn)行，在應(yīng)用銅線進(jìn)行接地引下線時(shí)，要求其截面積至少為16mm2，對(duì)于其存在的松動(dòng)、斷裂或者零部件丟失問題還需要及時(shí)的進(jìn)行處理，以保障避雷器的應(yīng)用性能[1]。

3.3 零序過電流保護(hù)配置

采用镕斷器作為保護(hù)元件，對(duì)接地故障保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間小f 5 s時(shí)比較容易滿足，如果滿足不了，需要加大電纜截面積。在核電廠設(shè)計(jì)中，對(duì)大予M kW的電動(dòng)機(jī)饋線回路采用零序過電流保護(hù)動(dòng)作于接觸器跳閘，作為接地故障的輔助保護(hù)，在接地故障電流較小時(shí)也能較快切除故障，但在設(shè)計(jì)中需重視零序過電流保護(hù)整定值與接觸器分?jǐn)嗄芰叭蹟嗥髑€之間的配合關(guān)系，確保大于接觸器分?jǐn)嗄芰Φ墓收嫌扇蹟嗥髑谐?/p>

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于電能的需求也得到了進(jìn)一步的提升，配電線路作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其在運(yùn)行過程中還經(jīng)常性會(huì)受到各種外界因素的影響而產(chǎn)生接地故障，對(duì)于電力企業(yè)也會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失跟社會(huì)損失。本文主要就配電線路運(yùn)行過程中接地故障的出現(xiàn)原因進(jìn)行了闡述，在此基礎(chǔ)上針對(duì)性的提出了幾點(diǎn)防范措施，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)電氣企業(yè)的配電線路運(yùn)行管理工作提供一些理論上的幫助。