10～35 kV系统弧光接地过电压的危害及解决办法

1010 3535 kvkv 系统弧光接地过电压的危系统弧光接地过电压的危 害及解决办法害及解决办法 1 事故情况简介事故情况简介 近几年 随着城网的迅速发展 电缆线路的比例逐年增多 导致对地电容电流剧增 由于 10 35kv 系统单相接地引发的电 网事故愈来愈多 由此带来的经济损失和社会影响也越来越大 仅就北京供电局 1998 年 7 10 月的统计发现 由于 10kv 系统单相接地而引发的事故便达 4 起 有的造成全站停电 影 响重要用户供电 有的造成主变压器损坏 开关柜烧毁和避雷 器爆炸等 简要情况如下 1 1998 年 7 月 6 日 北京肖庄 35kv4 号母线 34 路 b 相发 生单相接地 故障持续 1h 后 引发 301 开关内附 ct 主绝缘击 穿 开关爆炸起火 1 号主变差动跳闸 2 号主变在自投过程中 经受一次出口短路冲击 由于有载调压开关重瓦斯继电器因振 动动作 2 号主变也掉闸 造成全站负荷停电 2 1998 年 7 月 21 日 北京北土城站 10kv5 号母线发生单 相接地 在查找故障线路的操作过程中 把 5 号母线单相接地 故障接到了 3 号母线上 引起 211 开关爆炸 并造成一台进口 全密封 110kv 31 5mva 主变压器因出口短路而损坏 3 1998 年 9 月 16 日 北京古城站 10kv5 号母线发生单相 接地故障 仅过 158ms 222 内相间短路起火 并将柜内二次 线烧毁短路 直流保险熔断 失去直流电源 保护无法启动 2 号变低压侧故障持续 50s 后 10kv4 号母线又发生单相接地 201 4 刀闸支瓶闪络 单相接地持续 35s 后 造成 201 开关至 ct 引线三相短路 1 号主变差动保护动作掉闸 2 号主变低压 侧故障持续 1min25s 后 110kv 过流保护动作掉开 112 302 开 关 切除了 2 号主变 全站停电 事故造成 4 面 10kv 开关柜烧 毁 全站停电 6h 以上 并影响了重要用户的供电 4 1998 年 10 月 25 日 北京西罗园站 10kv 线路单相接地 引发了 10kv 避雷器爆炸 开关柜损坏以及 10kv4 号 5 号母线 停电事故 并出现人员伤亡 2 原因分析原因分析 正常情况下 10 35kv 中性点不接地系统发生单相接地 允许运行 2h 但为什么频繁地发生单相接地迅速发展成相间事 故 使事故扩大化呢 原因之一是系统中个别设备存在绝缘薄弱 点 另一个重要的原因是由于 10kv 系统电容电流较大 接地电 弧变得不能自熄而产生了较高倍数的弧光接地过电压 据国内 外经验 弧光接地过电压倍数最大可达 3 5 在单相接地事故中 通过弧光的电流乃是健全相对地电容 电流的总和 为了减小故障总电流 往往采用消弧线圈 装设 消弧线圈后 接地点残流不超过 10a 接地电弧便不能维持 会自行熄灭 据了解 上述 4 个事故变电站 只有一个站消弧 线圈没投运 该站 10kv 母线电容电流高达 82a 远远高于规程 的允许值 10a 其它 3 个站消弧线圈在投运 但由于是根据理 论计算值来调整消弧线圈分头的 误差大 脱谐度不满足要求 当发生单相接地时 故障点残流仍大于 10a 接地电弧不能自 熄 仍产生较高倍数的弧光接地过电压 消弧线圈没有发挥应 有的作用 形同虚设 比如 有的变电站 10kv 系统电容电流理 论计算值为 43a 但实际测试电流却高达 96a 3 解决办法解决办法 3 1 装设消弧线圈 为保证接地电弧自熄 10 35kv 中性点不接地系统电容电 流超过 10a 时 一律应装设消弧线圈 3 2 加强消弧线圈的管理工作 消弧线圈的分头调整 不能仅仅依据理论计算值 应根据 实测电容电流值来调整 否则 由于计算误差大 造成消弧线 圈发挥不了应有的作用 形同虚设 更为严重的是 有可能造 成消弧线圈欠补偿 形成谐振过电压 从而产生负作用 容性 电流测试工作应定期开展 测试方法可采用外加电容法 简便 有效 适合现场应用 3 3 消弧线圈技术发展较快 需认真对待选型 老式手动消弧线圈除需停电调分头 不能自动跟踪补偿电 网电容电流等缺点外 脱谐度也很难保证在 10 以内 其运行 效果不能令人满意 据国内外资料统计分析表明 采用老式手 动消弧线圈补偿的电网 单相接地发展成相间短路的事故率在 20 40 之间 比采用自动跟踪补偿的电网高出 3 倍以上 因 此 新上消弧线圈应装设自动跟踪补偿的消弧线圈 目前 自动消弧线圈有四大类 1 用有载分接开关调节消 弧线圈的分接头 2 调节消弧线圈的铁心气隙 3 直流助磁调 节 4 可控硅调节消弧线圈 1 2 类有正式产品 其中用有 载分接开关调节的消弧线圈运行台数较多 技术较为成熟 应 优先选用 为保证老式手动消弧线圈充分发挥作用 克服固有的缺点 可分轻重缓急逐步改造成自动跟踪式 3 4 大力推广微机接地保护技术 10 35kv 系统属小电流接地 由于接地保护一直未能很好 解决 需要人工查找接地线路 时间长引发了一些相间短路 使事故扩大化 目前 随着技术的不断发展 国内外已实现了 小电流接地系统继电保护的选择性 即当发生单相永久接地故 障后 在整定的时间内可以自动跳开故障线路 无需人工进行 查找切除 这一技术的采用 极大的减少了 10 35kv 系统单相 接地持续时间 从而大大降低了单相接地事故扩大化的概率 因此 建议重要厂站应安装接地选线装置 3 5 开展 10 35kv 系统接地研究 制定接地方式原则 10 35kv 系统有消弧线圈和电阻两种接地方式 电阻接地 方式又可分为高 中 低三种 目前 两种接地方式全国均有 采用 消弧线圈接地方式属我国多年采用的方式 经验丰富 小电阻接地方式属新近出现的技术 它的优点是快速切除故障 过电压水平低 可以采用无间隙氧化锌避雷器等 但它的缺点 也是明显的 由于发生单相接地跳闸 供电可靠性要降低 人 为地增大了接地故障电流 对人身安全的威胁增加等 集团公司绝大多数站采用的是消弧线圈接地方式 只有极 少数新投变电站采用了小电阻接地方式 国际上也是如此 两种接地方式均有采用 比如德国 法 国 俄罗斯等国采用消弧线圈 美国 日本等国采用小电阻接 地方式 值得一提的是法国最初采用小电阻接地方式 后改为 消弧线圈接地方式 由于系统接地方式是一个系统工程 涉及面较广 比如供 电可靠性 过电压保护 绝缘配合