谭国宾
广东电网有限责任公司肇庆供电局 526060
摘要：文章对35kV线路单相接地后发展成多相接地故障跳闸的事故进行分析，推断该事故是由于运行的消弧线圈无法满足线路电容电流的补偿要求造成的。为此提出了采用自动跟踪补偿消弧线圈装置，并兼顾快速熄灭电弧和减小接地电流，有效保证35kV系统安全可靠运行。
关键词：电容电流；单相接地；消弧线圈；接地故障；故障录波
目前，我国35kV电网主要采用中性点不接地的运行方式，其具有单相接地故障时可继续给用户供电的优点，但当接地电流较大时容易发展成为电弧接地而对设备造成危害。为了克服这一缺点，应设法减少接地处的接地电流，采用中性点经消弧线圈接地的运行方式后，当35kV电网出现单相接地故障时，可使接地处流过一个与接地电流矢量方向相反的感性电流，减少35kV电网出现单相接地故障时对设备的危害。因此，消弧线圈装置性能的好坏，是35kV电网安全运行的重要保障。
35kV电网的消弧线圈为人工调档油式消弧线圈（型号为3FOM-1100/35），分接头共有五档，额定电流25～50A，自从投运至今。该装置需在系统正常运行时测量系统电容电流，并设定补偿参数，单相接地发生后自动进入设定的补偿状态，无法根据实时检测系统电容电流进行补偿。此外，据电气设计手册规定，35kV系统电容电流超过10A时需投入消弧线圈，以消除单相接地对系统运行及生产造成的危害，所以该型消弧线圈已经不能满足新运行方式的安全需要了。现对其中一起35kV系统单相接地事故原因进行分析，并提出相应的防事故措施。
1 某变电站35kV电网的基本情况
1.1 35 kV电网中性点接地方式
谋变电站35kV系统对外直接供给工厂重要用户，其安全稳定运行对工厂有着重大的意义。该变电站35kV系统中性点经消弧线圈接地，正常消弧线圈应为过补偿运行，调谐值10%～20%。发生单相接地故障时，A线电压仍然对称不变，单相接地电流与负荷电流相比并不大，对用户供电基本无影响，但需要在较短时间（1～2h）内切除故障，以免发展成相间故障而对设备造成损坏。
1.2 35kV系统接地事故前运行方式
2013年6月18日，某变电站35kV母联300开关处合闸位置，35kVⅠ、Ⅱ母线及全部35kV输电线运行，0号、1号、2号、3号、4号发变组运行，1号、3号主变110kV侧中性点接地，0号、2号、4号主变110kV侧中性点不接地运行；35kV系统由1号主变301开关、2号主变302开关供电，消弧线圈投至1号主变。
2 35kV系统接地故障的情况
2.1 35kV系统接地故障经过
2013年6月18日，2：04分，主控室警铃响，事故喇叭响，灯光瞬间暗后恢复正常。1号、2号机强励动作，35kV母联300开关、A线313开关，3线312开关跳闸，绿灯闪，西罗甲、乙线微机呼唤，“掉牌未复归”光字牌亮，故障录波器启动，4号机匝间保护PT断线光字牌亮，随后1号炉灭火保护动作。
2.2 35kV系统各动作开关情况
2.3 故障录波情况
0s，35kV系统C相电压幅值下降，约为0.8Ue，波形畸变，高次谐波分量明显，且A相电压升高至1.5Ue，B相电压基本不变。说明C相高阻抗接地，并逐步发展。0.093s，B相电压波形出现一个尖峰，B相避雷器开始击穿。0.099s，避雷器击穿，此时C相电压已降至0.08Ue，A线B相和3线C相不同点的相间接地短路，301、302开关出现短路电流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆0.1s，C相电压降至近零，A相电压降低至0.7Ue，B相电压升高至1.3Ue，分析为由于避雷器爆炸，引起PT着火，三相经阻抗短路。0.196s，300开关A相最先跳开，B相其次，最后0.2sC相断开。302开关电流恢复正常，35kVⅡ母线电压经过一个谐振振荡的过程后，恢复正常。从300开关速断保护启动，加上继电器动作时间及开关固有分闸时间，至300开关完全断开，共约0.1s。
300开关断开时，由于操作过电压，引起35kVⅠ段短路阻抗发生变化，35kVⅠ母线的A、B相电压降低，301开关短路电流升高。0.708s，313开关跳闸，C相电压依旧为零，A、B相电压开始恢复，301开关电流基本正常。0.73s，3线312开关跳闸，35kVⅠ母线电压恢复，但三相均存在较大幅值的三次谐波分量，波形呈尖顶波，经过振荡后，35kVⅠ母线电压波形、幅值基本正常。从线路过流保护启动，加上继电器动作时间及开关固有分闸时间，至线路开关完全断开，共约0.6s。
3 35kV系统接地故障原因分析
根据35kV系统开关的动作情况以及录波的分析，可以初步判断：故障始初，当3线C相出现单相接地故障时，由于电网中的电感和电容形成振荡回路，在接地点形成一种不稳定的间歇性电弧，呈现熄弧与重燃交替出现的状态。这间歇性电弧引起较严重的过电压，由于A线工厂侧B相避雷器存在绝缘薄弱点，而引起发生击穿而造成短路事件，工厂侧B相避雷器爆炸着火，出现三相经高阻抗短路并伴有接地，引起300、312、313开关跳，跳闸顺序为300开关，再是313开关，最后312开关。
由此可见，该变电站原消弧系统为人工调档油式消弧线圈，经过多年运行后设备老化。装置无法自动跟踪补偿，只能采用手动调节固定补偿状态，故无法准确补偿系统电容电流；原消弧系统无配套选线装置，无法准确反应故障状态，不能及时查找接地线路，给单相接地故障的查找带来困难延误处理时间。
4 反事故措施
4.1 KD-XH消弧和DDS选线装置介绍
配电网中性点接地方式的选择是关系到电力系统运行可靠性的一项重大决策，须综合考虑多种因素并通过经济比较才能决定。传统消弧线圈接地方式能自动消除瞬时性单相接地故障，具有减少跳闸次数、降低接地故障电流的优点，但由于不能切除非瞬时性单相接地故障，整个配电系统须承受较长时间（2小时）的工频过电压（线电压），因此对设备的绝缘水平要求高，这对配电系统设备（尤其对于某些进口设备，如电缆）是不利的；同时，非瞬时性单相接地故障的长时间存在也不利于设备及人身安全。为消除用户系统运行及生产中的隐患，该变电站的技术人员调查研究了电站运行方式及系统参数后决定使用KD-XH型智能化快速消弧系统及与其相配合DDS型接地故障智能检测装置相配合使用的新型的消弧方法，以兼顾快速熄灭电弧和减小接地电流。
KD-XH型消弧系统采用全新的高短路阻抗变压器式可控消弧线圈和大功率可控硅技术，配以先进的新型控制器和DDS-02型单相接地故障检测装置，可实时跟踪配电网，对瞬时性单相接地故障具有极佳的快速补偿效果而确保能消除，对非瞬时性单相接地故障既能快速（远小于10秒）判断故障线路并跳闸（可选），又可以按传统消弧线圈接地方式持续运行。本系统采用全新的技术，避免了以往各类自动跟踪消弧线圈的各种局部缺点，从而获得更佳的消弧效果，是一种优良的新型配电网中性点补偿装置。
DDS-02型选线装置采用扰动原理和传统零序电流采样原理，通过选线装置与随调式KD-XH控制器的有效配合，即：选线时可适当调整消弧的补偿度，使得接地线路故障电流有一定数量的电流变化量从而选出接地线路。此方法是基于KD-XH消弧随调速度快记补偿度可任意调节，因此选线准确度极高，且选线准确度不受配电网电容电流大小的影响。因此小电容电流系统及高阻接地情况下选线准确度与金属性接地相同。
4.2 改造方案
本次改造工程计划在原消弧线圈一次设备位置安装一套KD-XH型消弧线圈，原消弧线圈拆除；在继保控制室安装一台消弧线圈中心屏，屏内安装一台消弧线圈控制器及一台小电流选线及出口跳闸箱。同时，安装35kV线路零序电流互感器，将零序电流接入选线装置。
5 结语
目前，这套自动跟踪补偿消弧线圈装置已通过试验验收，并在变电站成功投入使用至今，该站35kV系统没有再发生由单相接地事故发展成相间事故。实践证明，自动跟踪补偿消弧线圈装置能实时跟踪系统参数，判断系统当前的运行状态；在线调节消弧线圈的电感，给予合适的补偿度；限制接地时的故障残流，并将中性点位移电压保持在一个合适的范围内，能有效保证35kV系统安全可靠运行。
参考文献：
[1]曾振兴.浅谈电网中的消弧线圈[J].科技资讯，2009.
[2]杨平国.自动跟踪补偿消弧线圈装置的原理和应用[J].电力安全，2009.
[3]自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件（DT/T 1057-2007）[S].
论文作者:谭国宾
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期
论文发表时间:2015/9/23
标签：弧线论文; 电流论文; 单相论文; 故障论文; 相电压论文; 系统论文; 电网论文; 《基层建设》2015年4期论文;