10 kV不接地系統(tǒng)單相接地故障接地相判別分析

(錦屏水力發(fā)電廠，四川 西昌 615000)

0 前 言

10 kV配電系統(tǒng)多采用不接地系統(tǒng)。單相接地是電網(wǎng)運(yùn)行的主要故障形式，約占總故障70%以上。在不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，各相電壓會(huì)發(fā)生變化，而線電壓不變，三相系統(tǒng)仍然保持對(duì)稱。為防止事故擴(kuò)大，必須盡快消除故障，帶故障運(yùn)行時(shí)間不超過2 h。

為準(zhǔn)確判斷不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的故障相，通過向量分析結(jié)合數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，新的中性點(diǎn)會(huì)在以故障相為直徑的圓軌跡上，進(jìn)而得出故障相的電壓不一定最小的結(jié)論。同時(shí)，通過一起實(shí)際的事故案例，結(jié)合故障錄波和CAD軟件分析，提出一種新的判別不接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)接地相的方法。

1 原理分析

圖1 單相接地故障時(shí)零序等效電路

(1)

(2)

將式(1)帶入式(2)中得到

(3)

令：L=j3ωCORg；

則有

(4)

(5)

由式(5)可知

(6)

由式(6)整理得

(7)

圖的圓軌跡

圖的圓軌跡

2 事件分析

2.1 事件現(xiàn)象

某電廠1號(hào)機(jī)組故障錄波裝置錄波啟動(dòng)，經(jīng)檢查確認(rèn)為1號(hào)高壓廠用變壓器低壓側(cè)零序電壓突變量及高越限啟動(dòng)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

現(xiàn)場(chǎng)檢查10 kV 901M上各開關(guān)保護(hù)裝置無啟動(dòng)，裝置均運(yùn)行正常；901M上小電流接地選線裝置無相關(guān)啟動(dòng)信號(hào)，10 kV系統(tǒng)運(yùn)行無異常。1號(hào)故障錄波裝置顯示錄波啟動(dòng)時(shí)，1號(hào)高壓廠用變壓器低壓側(cè)三相電流均無變化；分析A相電壓為62.82 V(升高2.5 V左右)，B相電壓為60.82 V(基本不變)，C相電壓為57.18 V(降低3.2 V左右)，零序電壓3UO為5.65 V，大于突變量定值3 V及高定值5 V，錄波裝置為正常啟動(dòng)，見圖4所示。

圖4 1號(hào)高壓廠用變壓器低壓側(cè)電壓波形

2.3 故障分析

根據(jù)波形可見，1號(hào)高壓廠用變壓器低壓側(cè)三相電壓正常運(yùn)行時(shí)均為60 V左右，零序電壓為0 V左右；在裝置啟動(dòng)期間，A相電壓升高，C相電壓降低，B相電壓基本保持不變，符合不接地系統(tǒng)單相接地特征；同時(shí)三相電壓波形在故障錄波裝置啟動(dòng)后平滑無畸變，為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，且消諧裝置未啟動(dòng)，可初步判斷為C相經(jīng)高阻抗接地。

由于無10 kV系統(tǒng)實(shí)測(cè)阻抗值，無法進(jìn)行定性計(jì)算?？筛鶕?jù)高壓廠用變壓器低壓側(cè)三相電壓及零序電壓的幅值及角度(見圖5)，對(duì)三相電壓向量進(jìn)行分析：以A相電壓為參考點(diǎn)，其故障前后相位均為0°，B相電壓故障后相位為-115°左右，即與A相之間相位減小5°左右，C點(diǎn)電壓相位故障后為120°，基本不變。

圖5 1號(hào)高壓廠用變壓器低壓側(cè)電壓向量分析

根據(jù)上述的三相電壓在故障時(shí)幅值和相位變化，通過CAD軟件作圖展開進(jìn)一步確認(rèn)。即以故障時(shí)刻的A、B、C三相電壓幅值為半徑作圓，3個(gè)圓的交點(diǎn)即為故障后新的偏移中性點(diǎn)O′，如圖6。根據(jù)前面原理分析可知，新的中性點(diǎn)在以故障相為直徑的圓軌跡上，通過故障前的三相電壓幅值為直徑作圓確定偏移后的新的中性點(diǎn)落在哪個(gè)圓上，該相即為故障相。

圖6 故障后新的偏移中性點(diǎn)O′

如圖7所示(AO、BO、CO為故障前，AO′、BO′、CO′為故障后)，結(jié)合圖4和圖5綜合分析，發(fā)現(xiàn)新的中性點(diǎn)O′在以B相電壓為直徑的圓軌跡上，故可判斷為B相經(jīng)高阻抗接地。

圖7 1號(hào)高壓廠用變壓器低壓側(cè)電壓圓軌跡分析

3 結(jié) 語(yǔ)

通過作出不接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的零序等效電路圖，由向量分析，結(jié)合數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)證明了不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，新的中性點(diǎn)會(huì)在以故障相為直徑的圓軌跡上，得出故障相的電壓不一定最小的結(jié)論。在實(shí)際一起事故案例中，運(yùn)用所得結(jié)論并結(jié)合CAD軟件作圖準(zhǔn)確快速地判斷出故障相，為實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)事故分析提供一種新的分析思路。