直流输电系统接地极线路导线脱落事故原因分析及防范措施.pdf

2 0 1 4 年第3 2 卷第6 期 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNER M0NG0I I A ELECTRI C POW ER d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 6 2 1 8 2 0 1 4 0 6 0 2 8 直流输 电系统接地极线路导线脱 落事故 原 因分 析及 防范措施 祝永坤 ， 刘奎 ， 宋建山 ( 1 国网内蒙古东部电力有限公司， 呼和浩特0 1 0 0 2 0 ； 2 国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司， 内蒙古 乌兰浩特 1 3 7 4 0 0 ； 3 乌兰察布察右后旗农电公 司， 内蒙古 乌兰察布0 2 1 0 0 8 ) 摘要： 5 0 0 k V伊穆直流输电系统接地极线路导线发生绝缘子炸裂、 导线落地事故， 由于接 地板线路招弧 角放 电间隙过小， 导致直流系统在操作过电压作用下产生燃弧现象。直流 系统 无法熄弧是造成事故的主要原 因， 对此提 出了加 大招弧角放 电间隙、 调整接地板 线路绝缘配 置等防范措施。 关键词 ： 直流输电系统 ； 接地极线路导线 ； 燃弧 ； 招弧角； 放 电间隙； 绝缘配置 文献标志码 ： B 中图分类号 ： T M 7 5 2 文章编号 ： 1 0 0 8 6 2 1 8 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 1 l 1 0 3 F a l l d o wn Fa u l t An a l y s i s o n Gr o u n d i n g Li n e Co n d u c t o r o f Di r e c t Cu r r e n t Tr a ns mi s s i o n Li n e a n d I t s Pr e v e n t i v e Me a s u r e s Z h u Yo n g k u n ，L i u Ku i ，S o n g J i a n s h a n ( 1 S l a t e G r i d E a s t I n n e r M o n g o l i a E l e c t r i c P o w e r C o m p a n y L i m i t e d Ho h h o t 0 1 0 0 2 0 ； 2 Xi n g a n Po we r S up p l y Bur e a u I n ne r Mo ng o l i a Ul a nh o t 1 37 40 0； 3 Q a h a r R i g h t Wi n g R e a r B a n n e r P o w e r S u p p l y B u r e a u ，I n n e r M o n g o l i a U l a n c h a b 0 2 1 0 0 8 ) Ab s t r a c t ： Ac c o r d i n g t o t h e 5 0 0 k V Gi mo HVDC g r o un d e l e c t r o d e i n s u l a t o r ， c o nd u c t o r g r o u nd c r a c k f a u l t ， a na l y s i s o f gro u n d i ng l i ne a r c i ng h o r n di s c h a r g e g a p wh i c h wa s t o o s ma l l i n t h e o p e r a t i n g o v e r v o l t a g e u n d e r t h e e f f e c t o f a r c ，D C s y s t e m c o u l d n t e x t i n g u i s h t h e a r c ，w h i c h wa s t h e ma i n c a u s e o f t h e gro u n d w i r e i n s u l a t o r c r a c k ，t h e n p u t f o r w a r d p r e v e n t i v e me a s u r e s t o i n c r e a s e t h e a r c i n g h o r n d i s c h arg e g a p ，a d j u s t i n g t h e e n d s o f t h e e a r t h l i n e i n s u l a t i o n c o n fi g u r a t i o n a n d o t h e r me a n s Ke y wo r d s： DC t r a n s mi s s i o n s y s t e m； gr o u nd i n g l i ne c o n du c t o r ； a r c i n g ； t ric k a r e a n g l e ； d i s c h a r g e g a p；i ns u l a t i o n c o nfi gu r a t i o n 0引言 接地极线路是直流输 电系统的重要组成部分 ， 不但可以限制 中性点 电位 ， 还可为直流电流提供通 路u 。接地极线路 ( 即接地极引线) 是将直流 电流引 入接地极 的唯一通路 ， 在直流输 电系统 中， 接地极 线路运行情况 直接关 系着输 电线路 的运行方式I 1 。 若接地 极线路发 生故 障 ， 会造成直 流线路 降压运 行 ， 甚至导致线路极闭锁。 接地极线路故障主要有雷击 、 污秽 、 树害对地 闪络3 种情况口 。国外直流输电工程和我国葛洲坝 一 上海南桥直流输电工程的接地极线路运行经验 1 表 明 ， 影响线路 绝缘安 全 的主要 因素来 自雷击续 流 ， 因此必须通过加装招弧角来保护绝缘子 。要求 【 收稿日期】2 0 1 4 0 9 1 0 【 作者简介J 祝永坤( 1 9 7 6 一) ， 男 ， 内蒙古人， 硕士 ， 高级 翻星师， 从事电力生产技术管理丁作。 l l 2 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 4 年第3 2 卷第6 期 招弧角的安装间隙既能保 护绝缘子 ， 又能拉断续流 ( 灭弧) ， 同时要求招弧角间隙应该大于临界灭弧 间 隙 ， 且小于绝缘子 串与杆塔配合 间隙。若招弧角 的 安装 间隙不合适 ， 会对接地极线路和直流输电线路 运行带来极大 的安全 隐患 ， 轻者损伤设备 ， 重者将 造成 直流输 电线路极 闭锁 ， 从而中断电力输送 ， 甚 至危及生命和财产安全 I 。本文以伊穆直流输电系 统接地极线路导线脱落事故为例 ， 分析事故原因及 其对线路运行带来的严重危害， 并提出相应的防范 措施 1 伊穆直流输电系统接地极线路概况 伊穆 直流输 电接地极线路主要包括接地极线 路 1 条 ， 即伊敏换流站一 哈尔干 ， 全长 7 3 4 1 8 k m， 直 流输 电系统接地极线路分为极 I( 正极 ) 线路直 流 系统和极 ( 负极 ) 线路直 流系统 。线路杆 塔 2 2 4 基 ， 其中转角塔 1 1 基 、 耐张塔6 基 、 分支塔 4 基 ， 直线 塔 2 0 3 基 ； 极址 1 处 ， 即哈尔干极址 ， 位于伊敏换 流 站东北部 ， 占地 面积 2 0 5 k m 。接 地极线路全线设 避雷线 1 根 ， 型号为 G J 一 8 0 ， 线路导线为 L G J 6 3 0 4 5 型双分裂导线 ， 招弧角设计安装 间隙为 2 0 0 mm。 2 接地极线路导线脱落事故的发生 2 1 接地极线路不平衡告警故障分析 2 0 1 2 0 6 2 8 T 0 6 ： 2 3 ， 5 0 0 k V伊敏换流站发生站 内故障， 极 I 线路直流系统闭锁， 转为单极大地回 线运行方式 ， 接地极线路阻抗不平衡告警 ， 3 0 ms 后 复归 。各控制保护 主机 ( P C P 、 P P R) 故 障录波波形 ( 接地极引线不平衡 电流 数值 ) 变化基本一致。 接 地 极 线 路 不 平 衡 保 护 定 值 设 置 为 ： I ， ) I D 1 6 0 A， 其 中， n 为极 I( 正极 ) 线路直流系 统不 平衡 电流 ， ， D 为极 ( 负极 ) 线路直流系统不 平衡 电流 ， 保护报警延时 5 0 ms 。故 障录波图显示 ， 在故障发生时， D 明显大于I o ； 在故障跳闸发生后 2 5 0 m s 至录波结束 ， ， D 。 约为2 3 8 k A ， ， 】 ： 约为0 6 5 k A， 两者 电流值仍相差较 大 。故 障发 生至录波结 束 ， 不平衡 电流持续 1 4 0 0 ms ， 由此初步判断 ， n 线 路上存在故障点。 2 2 不同运行方式转换时接地极线路的异常情况 6 月 2 8日1 6 ： 3 9 ， 由单极大地 回线运行方式 改 为金属 回线运行方式 ， 对接地极线路进行逐基全线 特巡后 ， 未发现异常。 耋 2 鬈 o 一 1 I 1 2 1 4 6 6 j 1 2 2 3 8 ： ； ： ： ： l l O 0 5 时间 s 图 1 极 直流系统单极金属转大地回线运行方式 不平衡 电流 曲线 7月4日1 1 ： 1 4 ， 接地极线路 由金属 回线运行方 式转为单极大地 回线运行方式 ， 接地极线路不平衡 电流波形如 图 1 所示 。不平衡 电流( ， n 、 ) 由0 逐渐升至 1 2 1 4 k A， 整个过程电流基本一致 ， 未发现 异常。 7 月 4日1 4 ： 2 3 ， 极 直流系统 由单极大地回线 运 行方 式转 为金属 回线运 行方式 ， 波形 如 图 2 所 示 。转换前不平衡 电流 ( ， n 、 ， n ) 基本一致 ， 无异 常 ， 约 为 1 2 3 k A； 转换 时 电流 同时 降低 ， 但 ， n 。 与 相比波动较大， 持续时间约 1 1 0 m s ， 由于持续时 间较短， 未发出报警信号。 从 6 月 2 8日和 7 月 4日的2 次大地 回线转 金属 回线运行方式的波形 图可以看出 ， 在 2 次转换 过程 中， 金属 回线转换开关断开时 ， D 的曲线变化异常 ， 双极 中性线 的差动电流都很小 ， 断开转换开关时的 操作过 电压都较大( 超过 1 0 0 k V) ， 在招弧角放电问 隙建弧燃烧 ， 导致 ， n 的接地极线路引线某处绝缘 破坏 ， ， 1 异常。 2 矗 t 囊。 K - l 时间 s 图2 极 直流系统单极大地转金属回线运行方式 “ 不平衡电流曲线 2 3 恢复正常运行方式时接地极线路的异常情况 7 月 6日1 9 ： 1 7 ， 极 直流系统 由单极金属 回线 转单极大地 回线 运行方式 ， 操作转换开关后 ， 运行 人员工作站报“ 接地极