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10kV開關柜接地故障分析與對策

郎進平

(山西太鋼嵐縣礦業公司北京塞车pk1o计划全天,山西 呂梁 033500)


摘要:針對一起10kV開關柜接地故障擴大引發的大面積停電事故,分析了 10kV中性點不接地系統發生單相接地時對地電容電流的危害,介紹了消弧線圈原理及選擇。

關鍵詞:開關柜北京塞车pk1o计划全天;電容電流;接地故障


1  故障經過及原因分析

110kV智能化無人值守浮選站的131500kVA主 變帶110kV兩段母線運行北京塞车pk1o计划全天,由集控站進行集中監控、操 作。2014108914分北京塞车pk1o计划全天,集控站事故報警北京塞车pk1o计划全天、煙霧報警裝置報警,監控后臺顯示浮選站8226 #2站變出線柜 過流I段動作跳閘北京塞车pk1o计划全天,浮選站#2主變8202過流I段動作跳 閘,110kV兩段母線失電。在浮選站現場檢查發現,10kV高壓室濃煙滾滾,無法進人北京塞车pk1o计划全天。迅速開窗、開排風扇驅散煙霧后進人高壓室檢查發現,#2站變出線柜電纜室炸裂燒損北京塞车pk1o计划全天。通過分析后臺保護波形及保護動作情況可知,此次故障的直接原因為#2站變出線柜的電纜室內過電壓保護器質量問題引起B相單相接地。但弧光沒有及時熄滅,引發相間弧光短路,最終擴大到母線相間短路北京塞车pk1o计划全天,造成站變斷路器與主變二次側斷路器跳閘,從而引發大面積停電。


2 10kV中性點不接地系統運行對地電容電流分析

110kV智能化無人值守浮選站的110kV系統運行方 式為中性點不接地運行北京塞车pk1o计划全天,共有10kV電纜出線18回北京塞车pk1o计划全天,其中10回出線為雙回路,初期設計互為備用,實際出線為13回,系統對地電容電流設計為11.03A北京塞车pk1o计划全天。站所自投用后,根據生產的需求北京塞车pk1o计划全天,單回路出線不能滿足需求北京塞车pk1o计划全天,需雙回路供電,于是增加發電線路,實際出線變為19回。事故后經計算,系統對電容電流為36.01A。

DL/T 620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》中明確要求,對于3?10kV主要由電纜線路構成的系統,當接地故障電流大于30A時,中性點應裝設消弧線 圈。但在實際工作中,系統電容電流大于20A時就需裝設 消弧線圈北京塞车pk1o计划全天。由此可知北京塞车pk1o计划全天,導致本次事故的原因是隨著電纜的 逐步增多北京塞车pk1o计划全天,系統對地電容電流發生了顯著的增加,10kV 系統對地電容電流從11.03A增加到36.01A,已超過了標 準規定的安全值,導致單相接地時弧光沒有及時熄滅北京塞车pk1o计划全天,造 成本次單相接地故障的擴大。

供電系統在正常運行中,三相對地電容基本相等且三 相對地電容電流向量和為零,對系統不會造成影響北京塞车pk1o计划全天。當中 性點不接地系統中發生單相接地時,對地電容電流主要有 以下幾方面危害。

(1)對地電容電流較大時北京塞车pk1o计划全天,接地點的電容電流值也較大北京塞车pk1o计划全天,使接地點的電弧不能自動熄滅,引起弧光接地過電 壓北京塞车pk1o计划全天,危及系統及供電設備的安全北京塞车pk1o计划全天北京塞车pk1o计划全天。電弧還易造成相鄰設備 短路,進而擴大事故。

(2)導致另外兩非接地相產生很高的過渡過電壓北京塞车pk1o计划全天,引 起系統內部過電壓,擊穿系統設備絕緣薄弱點北京塞车pk1o计划全天,造成短路 事故。

(3)電弧持續不滅北京塞车pk1o计划全天,會引起供電系統電磁能震蕩北京塞车pk1o计划全天,使中性點偏移。

為此,在我國6?66kV中性點不接地系統中,中性點經消弧線圈接地方式被廣泛采用北京塞车pk1o计划全天,可顯著減小系統接地時對地電容電流。


消弧線圈原理及選擇

3.1 消弧線圈原理

消弧線圈是一個具有鐵芯的可調電感線圈,裝設于變 壓器或發電機的中性點。當發生單相接地故障時,可形成 一個與接地電流的大小相等但方向相反的電感電流,這個電流與電容電流可互相補償,最終使接地點的電流變得很小或等于零,從而消除了接地處的電弧。如圖1所示,當 C相發生單相接地時,中性點電壓U0將變成一UC北京塞车pk1o计划全天,此時消弧線圈兩端為相電壓,若忽略線圈電阻,則有感性電流 流過線圈北京塞车pk1o计划全天,其值為:

 

式中,L、XL分別為消弧線圈的電感和感抗。


 

1  單相接地時對地電容電流與補償電流示意圖


C相接地時北京塞车pk1o计划全天,無接地的A相和B相的電壓將升高 到線電壓,而A相和B相的對地電容電流ICAICB將分別超前UAUB’90°北京塞车pk1o计划全天。從圖2上還可看出,_?CAJCB組成的 總電容電流h將超前認'90°北京塞车pk1o计划全天。由此可知北京塞车pk1o计划全天,電感電流IL與電容電流IC正好相位相反,IL而且IL也必然流經故障點,從而實現了對單相接地時產生的電容電流的補償。隨著接 地電流的減小北京塞车pk1o计划全天,電弧將自行熄滅。


圖2  系統接地時電流電壓的向量圖


 3.2 消弧線圈選擇

由于系統中電容電流為36.01A,考慮供電系統擴展 性后應將電容電流設定為不低于50A北京塞车pk1o计划全天,因此消弧線圈容量S=U ×IC = (10.5kV/1.732) × 50A=303kVA。對照標準選型手冊后北京塞车pk1o计划全天,選用315kVA型消弧線圈北京塞车pk1o计划全天。其結構及自動 跟蹤控制系統接線如圖3所示。


 

3  消弧線圈及自動跟蹤控制系統接線圍


4  消弧線圈的使用效果

實時監測的消弧線圈運行狀態數據見表1北京塞车pk1o计划全天。系統中電 容電流為36.8A,通過消弧線圈進行實時補償后,剩余電 容電流即發生接地時接地殘流為1.6A北京塞车pk1o计划全天,符合標準要求的規定值。由此可知,110kV系統安裝消弧線圈裝置后,系 統電容電流控制在5A以下,極大提高了系統的穩定性與 可靠性北京塞车pk1o计划全天。

消弧線圈運行狀態

 


5  結語

當供電系統運行方式改變后北京塞车pk1o计划全天,一定要重新計算系統電 容電流參數,一旦發現超標就應重新配置設備,降低系統 運行風險,避免因小故障導致接地點電弧沒有熄滅而引發 母線短路北京塞车pk1o计划全天,造成大面積停電事故的發生北京塞车pk1o计划全天北京塞车pk1o计划全天。

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