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電網(wǎng)小接地電流系統(tǒng)單相接地故障的原因和策略論文
0 引言
小接地電流系統(tǒng)單相接地故障的特點(diǎn);電力系統(tǒng)按中性點(diǎn)接地方式不同,分為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)(包括中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地)、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)(包括中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地)兩種。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),通常稱為小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),由于線電壓的大小和相位不變(仍對稱),而且系統(tǒng)的絕緣又是按線電壓設(shè)計(jì)的,因此允許短時(shí)間運(yùn)行而不立即切除故障,帶接地故障運(yùn)行時(shí)間,一般10kV、35kV線路允許接地運(yùn)行不超過兩小時(shí),這主要是受電壓互感器和消弧線圈帶接地允許運(yùn)行時(shí)間的限制。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)有接地故障時(shí),制造廠一般規(guī)定消弧線圈可運(yùn)行兩小時(shí),作為運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視消弧裝置PT斷線、弧光接地、消弧線圈的上層油溫不能超過85°C(最高限值95°C)等經(jīng)消弧線圈相關(guān)接地信息。
1 發(fā)生單相接地故障
1.1 單相接地故障的原因
設(shè)備絕緣不良,如老化、受潮、絕緣子破裂、表面臟污等,發(fā)生擊穿接地。小動物、鳥類及外力破壞。線路斷線、惡劣天氣,如雷雨、大風(fēng)等、人員過失。
1.2 單相接地故障的危害
由于非故障相對地電壓升高(完全接地時(shí)升至線電壓值),系統(tǒng)中的絕緣薄弱點(diǎn)可能擊穿,造成短路故障。故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧,會燒壞設(shè)備并可能發(fā)展成相間短路故障。故障點(diǎn)產(chǎn)生間隙性電弧時(shí),在一定條件下,產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓,其值可達(dá)相電壓的2.5~3倍,對系統(tǒng)絕緣危害很大。
1.3 單相接地故障的現(xiàn)象:
1)“10kV(接地較頻繁)(35kV)I或II段母線接地”發(fā)信號。
2)電壓表指示:當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生完全接地故障時(shí),接地相電壓表指示為零,其他兩相對地電壓表指示升高√3倍,線電壓表指示正常,此時(shí)電壓互感器開口三角形有100V輸出電壓;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不完全接地故障時(shí),接地相電壓表指示減小,低于相電壓,其他兩相對地電壓表指示增加,大于相電壓,線電壓表指示正常,此時(shí)電壓互感器開口三角形有0~100V輸出電壓。正常情況開口三角電壓為0v。穩(wěn)定性接地時(shí),電壓表指示無擺動;若指示不停擺動,觀察相、線電壓、3U0電壓無明顯無變化、一般3U0電壓無法撲捉。則為間歇性接地。
3)發(fā)生弧光接地,產(chǎn)生過電壓時(shí),非故障相電壓很高。電壓互感器高壓保險(xiǎn)可能熔斷,甚至可能會燒壞電壓互感器。
2 接地故障的判斷
在某些情況下,系統(tǒng)的絕緣沒有損壞,而因其它原因產(chǎn)生某些不對稱狀態(tài),例如,電壓互感器高壓保險(xiǎn)一相熔斷,用變壓器對空載母線合閘充電,諧振過電壓等,可能報(bào)出接地信號,在處理過程中,應(yīng)注意加以區(qū)分判斷。
2.1 電壓互感器一相高壓保險(xiǎn)熔斷,報(bào)出接地信號
區(qū)分依據(jù):接地故障時(shí),故障相對地電壓降低,非故障相對地電壓升高,線電壓不變,而電壓互感器一相高壓保險(xiǎn)熔斷時(shí),對地電壓一相降低,另兩相電壓不變,線電壓指示則會降低。
2.2 用變壓器對空載母線合閘充電時(shí),開關(guān)三相合閘不同期,三相對地電容不平衡,使中性點(diǎn)發(fā)生位移,三相電壓不對稱,報(bào)出接地信號
區(qū)分依據(jù):這種情況是在操作時(shí)發(fā)生的,只要檢查母線及連接設(shè)備無異常,即可判定。投入一條線路或投入一臺所用變,接地信號即可消失。
2.3 在合空載母線時(shí),可能發(fā)生鐵磁諧振過電壓,報(bào)出接地信號
區(qū)分依據(jù):電壓表一相、兩相、三相指示會超過線電壓或以低頻擺動,表針會打到頭�？煞譃榛ㄖC振、高頻諧振、分頻諧振三種。
1)基波諧振:一相電壓低,但不為零,兩相電壓高,超過線電壓,表針打到頭�；騼上嚯妷旱�,但不為零,一相電壓高,表針打到頭。
2)高頻諧振:三相電壓同時(shí)升高,遠(yuǎn)超過線電壓,表針打到頭。也可能一相電壓上升,高于線電壓,表針打到頭,另兩相電壓下降。
3)分頻諧振:三相電壓依次升高,并超過線電壓,表針打到頭,三相表計(jì)在同范圍內(nèi)低頻擺動。
3 單相接地故障的查找處理方法
小電流接地系統(tǒng),發(fā)生單相接地故障時(shí),應(yīng)記錄接地的時(shí)間和相別以及絕緣監(jiān)察電壓指示異常情況,接地故障持續(xù)5分鐘后不消失,認(rèn)定為永久性接地故障,匯報(bào)調(diào)度。根據(jù)信號、電壓表計(jì)指示、天氣、運(yùn)行方式及系統(tǒng)操作等情況來判斷故障。
3.1 判明故障性質(zhì)和相別
根據(jù)接地故障的判斷所述依據(jù),首先判明故障性質(zhì)和相別,待確定為接地故障后,采取措施,進(jìn)行查找處理。
3.2 分網(wǎng)運(yùn)行縮小范圍
分網(wǎng)運(yùn)行包括系統(tǒng)分網(wǎng)運(yùn)行和變電站內(nèi)分網(wǎng)運(yùn)行,系統(tǒng)的分網(wǎng)應(yīng)在調(diào)度統(tǒng)一指揮下進(jìn)行,并考慮各部分之間功率平衡、繼電保護(hù)的相互配合、消弧線圈的補(bǔ)償度是否適當(dāng)。對于變電站,分網(wǎng)就是將母線采取母聯(lián)分段方式運(yùn)行。縮小范圍,找出仍有接地信號的一段母線。
3.3 檢查站內(nèi)設(shè)備
確定故障范圍后,應(yīng)對故障范圍以內(nèi)的站內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行全面的外部巡視檢查。主要檢查設(shè)備瓷質(zhì)部分有無損壞、放電閃絡(luò),設(shè)備上有無落物、小動物及外力破壞現(xiàn)象,各引線有無斷線接地,檢查互感器、避雷器、電纜頭等有無擊穿損壞、異常聲響等。
4 查找處理單相接地故障時(shí)的注意事項(xiàng)
4.1 故障點(diǎn)可以用斷路器隔離
檢查發(fā)現(xiàn)電流互感器、出線穿墻套管、出線避雷器、電纜頭、耦合電容器、線路側(cè)刀閘等斷路器外側(cè)的設(shè)備有故障。應(yīng)匯報(bào)調(diào)度,轉(zhuǎn)移負(fù)荷后,斷開斷路器隔離故障。拉開故障設(shè)備的兩側(cè)隔離開關(guān),匯報(bào)上級有關(guān)領(lǐng)導(dǎo),做好安全措施,等待修試人員檢修故障設(shè)備。
4.2 故障點(diǎn)只能用隔離開關(guān)隔離
此時(shí)絕對不能用隔離開關(guān)拉開接地故障和線路負(fù)荷電流。應(yīng)匯報(bào)調(diào)度,根據(jù)本站一次系統(tǒng)主接線及運(yùn)行方式,利用倒運(yùn)行方式將故障點(diǎn)隔離。對不能倒運(yùn)行方式的,可用人工接地法轉(zhuǎn)移故障點(diǎn),再用斷路器斷開故障點(diǎn)。
1)雙母線接線,可將故障設(shè)備倒至單獨(dú)一條母線上,使其和母聯(lián)斷路器串聯(lián)運(yùn)行,用母聯(lián)斷路器斷開故障點(diǎn),再斷開故障設(shè)備斷路器,拉開其兩側(cè)隔離開關(guān),匯報(bào)上級有關(guān)領(lǐng)導(dǎo),做好安全措施,等待修試人員檢修故障設(shè)備。
2)有旁母的接線,可用倒旁母運(yùn)行,轉(zhuǎn)移負(fù)荷并轉(zhuǎn)移故障點(diǎn)的方法,用斷路器隔離故障點(diǎn)。
3)不能倒運(yùn)行方式時(shí),可用人工接地法,轉(zhuǎn)移接地故障點(diǎn)后,用斷路器隔離故障點(diǎn)。
4)故障點(diǎn)在母線上。檢查發(fā)現(xiàn)隔離點(diǎn)在母線上,無法隔離,應(yīng)將隔離母線停電檢修,雙母線接線的,可將全部負(fù)荷倒至另一條母線上供電,其它情況,應(yīng)先將用戶負(fù)荷轉(zhuǎn)移,再進(jìn)行停運(yùn)母線。
5)檢查站內(nèi)設(shè)備未發(fā)現(xiàn)異常。匯報(bào)調(diào)度,利用瞬停的方法查出有故障線路。依次短時(shí)斷開故障所在母線上各出線斷路器,并監(jiān)視接地信息、絕緣監(jiān)察電壓表的指示,如果在斷開某一回路斷路器時(shí),接地信號消失、絕緣監(jiān)察電壓表的指示恢復(fù)正常,就可確定該線路上有接地故障。利用“瞬停法”查找有接地故障的線路,一般按以下步驟進(jìn)行:
(1)空載線路;(2)雙回路用戶或有其它電源的線路;(3)分支多、線路長、負(fù)荷輕、不太主要用戶的線路或發(fā)生故障機(jī)率高的線路;(4)分支少、線路短、負(fù)荷重、較重要用戶的線路;(5)雙母線接線,某些重要用戶的線路,在兩母線均有電源情況下,可以依次倒至另一條母線上,將母線分段運(yùn)行,若檢查原來所在母線接地信號消失,另一條母線上仍有接地信號,說明所倒換的線路上有接地故障。此方法可以準(zhǔn)確查出兩條線路發(fā)生同名相兩點(diǎn)接地故障;(6)單母線、單臺變壓器及其配電裝置;(7)確定有接地故障的線路,匯報(bào)調(diào)度。
以上是對有人值班變電站發(fā)生小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的處理,隨著電力系統(tǒng)自動化水平不斷提高,遠(yuǎn)動技術(shù)快速發(fā)展,以及電氣設(shè)備更新?lián)Q代,越來越多的變電站實(shí)行無人值守。我局除三座220kV變電站外,110kV變電站24座,35kV變電站19座。41個變電站均實(shí)行無人值守。
5 對于無人值守變電站
當(dāng)發(fā)生小電流接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí),根據(jù)調(diào)控監(jiān)控工作站語音報(bào)出的遠(yuǎn)動告警信息和遠(yuǎn)動機(jī)所顯示遙測值的變化,做出準(zhǔn)確的判斷。查找處理的方法在具體處理過程中與有人值班變電站的處理方法有許多不同之處。主要區(qū)別在判明故障的性質(zhì)、相別后,通過遠(yuǎn)動遙控操作在分網(wǎng)、分段運(yùn)行縮小故障范圍的基礎(chǔ)上,利用“瞬停法”查找出有接地故障的線路。發(fā)生單相接地故障時(shí),通過調(diào)控監(jiān)控工作站遠(yuǎn)動告警信號和遠(yuǎn)動機(jī)所顯示電壓值,記錄接地的時(shí)間和相別以及遠(yuǎn)動機(jī)所顯示電壓遙測值,待接地故障持續(xù)5分鐘后不消失,根據(jù)運(yùn)行方式、天氣狀況、系統(tǒng)操作、遠(yuǎn)動告警信號、遠(yuǎn)動機(jī)所顯示電壓遙測值以及遠(yuǎn)動、通信、保護(hù)等班組當(dāng)天工作情況,做出判斷,進(jìn)行查找處理:
5.1 判明故障的性質(zhì)、相別
5.2 分網(wǎng)運(yùn)行縮小范圍
遠(yuǎn)動遙控操作斷開母聯(lián)斷路器,使母線分段運(yùn)行,據(jù)遠(yuǎn)動機(jī)所顯示電壓遙測值,確定接地故障所在的母線后,遠(yuǎn)動遙控操作合上母聯(lián)斷路器。
5.3 利用“瞬停法”查找出有接地故障的線路
對在接地故障母線上供電的重要負(fù)荷,在運(yùn)用遠(yuǎn)控拉路選線時(shí),應(yīng)先通知各供電分局值班人員和重要用戶,如所供負(fù)荷為城市、醫(yī)院、煤礦、監(jiān)獄等,得到允許后,按照接地選線序位表,通過遠(yuǎn)動遙控操作依次斷開故障母線上各出線斷路器,同時(shí)密切監(jiān)視調(diào)控監(jiān)控機(jī)處語音報(bào)出的遠(yuǎn)動告警信息和遠(yuǎn)動機(jī)所顯示電壓遙測值的變化,查找出有接地故障的線路,通知專線用戶的停送電聯(lián)系人或各供電分局值班人員,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)查找出故障點(diǎn)并排除。在遠(yuǎn)動選接地過程中,如果出現(xiàn)遙控?cái)嗦菲骶芊只驍嚅_出線斷路器而合閘拒合現(xiàn)象,應(yīng)立即通知區(qū)域運(yùn)維站相關(guān)工作人員到達(dá)現(xiàn)場處理。
5.4 同一條母線上兩條出線同相單相接地
1)斷開母聯(lián)斷路器,判斷出有接地故障的母線;2)合上母聯(lián)斷路器,根據(jù)接地選線順序表依次選有接地故障的母線所帶出線,接地不/:請記住我站域名/消失;3)斷開有接地故障的母線上一條出線,選此段母線其他出線,可選出出線1;4)斷開出線1,選此段母線其他出線,可選出出線2,且出線1、2為同相接地;5)通知分局、用戶、運(yùn)維站查線,出線1、2可運(yùn)行2小時(shí)。
5.5 當(dāng)10kV母線或母線至主變開關(guān)之間發(fā)生單相接地
1)待有接地故障的母線所有出線選線均未有接地時(shí),在母聯(lián)斷路器斷開情況下,用主變斷路器分合來判定。同一條母線上兩條出線不同相單相接地。
2)出線1斷路器跳閘,10kVI、II母接地不消失。利用母聯(lián)斷路器,判斷出有接地故障的母線,
3)根據(jù)接地選線順序表選線為出線2,試送出線1,出線1跳閘,判定可能有另一相接地。斷開出線2,強(qiáng)送出線1,有接地出現(xiàn)且與出線2不同相。依據(jù)所帶負(fù)荷重要性,送一條重要出線,通知分局或用戶查線。出線1或2可運(yùn)行2小時(shí)。
4)A、出線1、2保護(hù)定值接近,可能出線1、2同時(shí)跳閘,分別試送判定。B、出線1為A或C相接地,出線2為B相,則出線1跳閘。
5.6 不同母線上兩條出線同相單相接地
1)斷開母聯(lián)斷路器,10kVI、II母均有接地出現(xiàn),而且為同相。
2)據(jù)接地選線順序表依次選線,10kVI母為出線1,10KVII母為出線1。通知分局或用戶查線,出線1、2可運(yùn)行2小時(shí)。待一條出線接地消失后,可合上母聯(lián)斷路器。
5.7 不同母線上兩條出線不同相單相接地
1)出線1斷路器跳閘,10kVI、II母接地不消失。斷開母聯(lián)斷路器,判斷出有接地故障的母線。
2)根據(jù)接地選線順序表依次選有接地故障的母線所帶出線,為出線2。試送出線1,另一條正常母線出現(xiàn)接地現(xiàn)象,而且與出線2不同相,通知分局用戶查線,出線1、2可運(yùn)行2小時(shí)。待一條出線接地消失后,可合上母聯(lián)斷路器。
6 處理單相接地故障時(shí)的注意事項(xiàng)
6.1 有重合閘裝置的斷路器,拉路尋找時(shí),應(yīng)利用重合閘裝置進(jìn)行選線。
6.2 系統(tǒng)接地時(shí),檢查站內(nèi)設(shè)備,應(yīng)穿絕緣靴,接觸設(shè)備外殼、構(gòu)架及操作,應(yīng)戴絕緣手套。發(fā)現(xiàn)明顯接地時(shí),室內(nèi)不得接近故障點(diǎn)4M以內(nèi),室外不得接近故障8M以內(nèi)。隨時(shí)監(jiān)視遠(yuǎn)動裝置,保證“四遙”正確性和完好性,即遙測、遙信、遙控、遙調(diào)。
6.3 無人值班變電站所有運(yùn)行設(shè)備的“就地/遠(yuǎn)控”開關(guān)應(yīng)切至“遠(yuǎn)控”位置。
6.4 用“瞬停法“查故障線路,無論線路上有無故障,均應(yīng)立即合上。
6.5 系統(tǒng)帶接地故障運(yùn)行一般不超過2小時(shí),在此期間,嚴(yán)密監(jiān)視電壓互感器運(yùn)行狀況。發(fā)現(xiàn)故障或嚴(yán)重異常,應(yīng)斷開故障線路。
6.6 如在大風(fēng)、雷雨天氣,系統(tǒng)頻繁地瞬間接地,可將不重要的、經(jīng)常出故障的、絕緣水平不高、分支多的線路停電10~20分鐘。若觀察不再出現(xiàn)瞬間接地,待風(fēng)雨停后再試送電。 以上實(shí)例結(jié)合是最擅長電力電網(wǎng)的實(shí)際情況,從小電流接地系統(tǒng),發(fā)生單相接地故障,使電壓互感器可能導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重而燒壞。也可能發(fā)生另一相接地,或不同線路不同相接地,形成相間接地短路,造成出線斷路器或母線斷路器跳閘的故障。要求及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在處理過程中,判斷準(zhǔn)確,處理果斷,及時(shí)消除,以確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【參考文獻(xiàn)】
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