接地补偿及快速消弧系统运行中的问题及解决方法

摘  要:以当前接地补偿及快速消弧系统运行过程中存在的问题为出发点,结合本地区实际工作案例,对如何完善接地补偿以及如何完善消弧系统工作质量进行研究。 
  关键词:接地补偿;快速消弧系统;问题处理 
  中图分类号:TM475     文献标识码:A      文章编号:1006-8937(2015)36-0086-02 
  近年来受到城镇发展以及城镇规划等方面的影响,大多数城镇的10 kV线路由原来架空线路改变为地下电缆线路,导致不接地系统对大地电容、电流有了显著提升,严重威胁电网运行安全性。从本地区10 kV线路运行情况来看,10 kV消弧系统接地方式的线路在运行过程中曾出现线路发生接地故障,故障线路不会跳闸,通过消弧系统补偿继续运行,对人身安全及设备运行造成危险,所以必须通过各种方式对其进行完善。 
  1  案例及问题 
  1.1  10 kV线路运行的案例 
  2015年6月27日12时22分,某供电所运维人员接用户电话,称在新化路边高压线脱落掉在路上,现场有火花,山上茅草已点燃。12时25分,供电所运行人员通知配调切开110 kV阳光站10 kV新口线F1。12时54分,供电所运行人员到达现场发现10 kV新口线F1新化支线N1杆A相(电源侧)瓷瓶脱落,线路跌落碰到拉线引起火花点燃山上茅草(过火面积大概60 m2)。现场检查,A相瓷瓶曾经遭受雷击,导致瓷瓶内部松脱,致使受力铁件脱落导致线路掉落。 
     110 kV阳光站为消弧接地系统,2015年06月27日12时03分,调度自动化SCADA系统只发出“110 kV阳光站10 kV线路F2至F12间隔装置异常告警 动作”信号,无响铃,三相电压如下:A相0.73 kV;B相10.32 kV;C相9.94 kV,开关无跳闸,12时25分配调切开10 kV新口线F1后站内10 kV母线电压恢复正常。 
    10 kV新口线F1线路明显存在接地故障,并且站内母线电压二相高一相低已持续了约20   min,10  kV消弧选线装置未动作。 
   2015年7月21日,110 kV安宝站10 kV安东线F2线路接地故障,但安宝站10 kV消弧选线装置动作,切开10 kV安南线F3开关。 
   2015年9月7日,110 kV平角站10 kv消弧选线装置动作,同时切开挂在10 kVI母线上的10 kV河东线F1、建平线F3、平华线F4开关,实际只有10 kV河东线F1线路接地故障。 
  1.2  10 kV接地变压器运行存在的问题 
   变电站的内配接地变压器主要工作内容是从10 kV配网不接地系统当中通过人为的方式构建中性点,并将该中性点作为系统接地点来使用,和消弧线圈共同组建成快速消弧系统。为了顺应时代发展要求,节省不必要资金支出,接地变压器有时也要充当站用变压器角色。如果变电站内部有两台变压器,则正常运行一台,另一台热备用,定期切换。因为变电站低压侧正常状态下的工作模式是两段10 kV母线各自运行,所以如果接在热备模式变压器母线出现单相的接地故障,则会导致消弧线圈和系统连接不畅,影响系统运行。 
    一些接地变压器带有消弧线圈运行,如果变电站的电压互感器在高压保险中出现烧毁或者是爆炸等情况,会对其运行产生严重影响。电压互感器自身也可能产生爆炸,通过调查发现,事故发生伴有10 kV配网系统单相接地问题。 
  对该问题进行分析发现,10 kV不接地系统如果出现单相接地故障,快速消弧系统补偿系统接地容性电流,因为消弧线圈的容量不理想,导致其不能提供足够感性电流,所以系统处在全补偿状态下会出现谐振过电压的情况。 
    在日常运行中,如果变电站外部10 kV系统出现单相接地的问题,Z型接线接地变压器保护装置的动作会比较频繁,跳开高压侧断路器,不仅会影响到快速消弧系统的正常使用。而站用变压器都是Z型的接地变压器,开关柜当中的电流互感器也只是配备了两种双向电流互感器,但是保护装置依然按照三相电流互感器来采集二次电流,这种运行模式在正常工作的情况下,保护装置可以正常采样,但是如果系统出现单相接地故障,接地补偿控制系统产生动作,对消弧线圈进行控制,控制其投入运行,提供电流电感补偿系统电容电流。在这种模式下,接地变压器高压侧三相一次电流流过时,会消除掉弧线圈所提供的部分补偿电流,相位一致零序电流以及系统变压器内部零序电流的分布模式,如图1所示。 
  2  接地补偿以及快递消弧系统运行优化措施 
  2.1  转变运行方式 
    想要全面优化接地补偿以及快速消弧系统运行工作质量,必须转变传统运行方式。将变电站内部各段10kV母线接地变压器高压侧接在不同母线上运行,通过分别运行的方式提升工作效率及稳定性。在运行过程中的接地变压器可以作为变电站的站用变,而热备用接地变压器可以在低压侧以空载的方式运行。对变压器运行方式进行调整,将变压器定期切换运行放在接地变低压侧,并在接地变低变压侧安放自投设备,保证单台变压器正常运行状态下接地补偿和快速消弧系统的工作效率。 
  2.2  针对设备损坏的解决方式 
    通过调查变电站内加装接地补偿以及快速消弧系统发现,部分投入运行的消弧系统的变电站消弧线圈的容量明显不足,会导致设备出现损坏。导致该问题的原因较多,早期电网规划问题就是其中之一。 
  在前些年建设时,对未来发展的估算不精确,对电网容性电流估算量也明显不足,变电站设计时购入的消弧线圈容量不足。一旦出现单相接地事故,系统处在欠补偿状态。如果处理掉出现故障的线路,因为控制系统自身出现故障,可能导致消弧线圈没有在第一时间退出,系统就会从欠补偿状态转变到全补偿状态。城市化进程的不断演变导致用地紧张,所以场地限制的问题也日渐凸显。市区负荷中心没有与时俱进,建设新的变电站,不论新增多少用电负荷,都通过之前的变电站来承受,导致变电站长期处在超负荷状态,系统电容电力有明显提升。部分城市为了满足城市规划的需求,会进行线路改造,原架空线路都转换成电缆的方式运行,导致系统电容电流有了明显的提升。 针对该问题,因为10 kV配电网的结构整体比较复杂,所以为了保证供电质量以及在供电可靠性方面的需求,对10 kV配电网进行环网式改造。如果变电站外配网运行方式出现转变,则变电站系统电容和变电站系统电流也会产生变化。所以可以通过技术改造等方式,替换传统的消弧线圈,让系统在重新运行补偿方式下进行工作。将网区电压互感器变成抗谐振新式互感器,提升变电站项目建设速度的基础上减少原有负荷,保证系统正常运行。 
  2.3  不同接线形式 
   通过不同的星型接线,当系统出现单相接地问题时,接地变压器保护装置采集到的电流是其余两相采集到电流的总量,呈反向形式。因为网内10 kV过流保护不会投入到方向闭锁,所以系统在单相接地且二次回路接线非正常工作情况下时,保护装置采样值会提升1倍,这种情况会严重影响接地变电保护装置的正常运行,使接地变电保护装置出现频繁动作,跳开接地变高压侧的开关,导致接地补偿以及快速消弧系统运行效率低下。 
  针对该情况,可以在站用变电开关的内部添加电流互感器,对电流回路进行保护,使用三相四线接线,让零序电流可以真正的对保护装置的运行情况进行反映,提升工作效率。 
  3  结  语 
   从接地补偿以及快速消弧系统运行工作存在的问题入手,结合某实例,阐述完善措施,通过该方式提升其工作效率是切实可行的方式。 
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