马晋生
国网阳泉供电公司 山西阳泉 045000
摘要：经济发展和社会进步需要能源的支撑，电能是促进经济发展的重要能源形式，建立安全、稳定的电网系统是确保我国经济稳定 发展的关键。中压系统是电网系统的重要组成部分，该部分在运行中面临的单相接地故障成为电气设备正常运行的极大隐患，若不采取有 效的保护措施，可能会引发重大的安全事故，给人们的生命财产安全带来极大的威胁。本文首先分析了中压电网故障，接下来详细阐述了中压电网保护装置及方法，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发，同时希望给我国中压保护装置直流回路窜入交流电整改的提升做出贡献。
关键词：中压系统；保护装置；弧光接地；高阻接地；谐振
引言
经济发展离不开能源支持，我国经济发展主要依托的是电能，因此，加强建设和发展我国的电力系统，为经济发展提供安全、稳定 的能源成为我国当前面临的主要任务。中压配网是电力供应的末端 环节，其运行的安全性关系到千家万户的生命财产安全，如何采取 有效的防护措施，加强中压配网运行的安全性和稳定性是本文要解 决的主要问题。
1中压电网故障
单相接地是电网运行过程中面临的主要故障形式，几乎达到了 电网故障总数的 60%以上。单相接地故障主要表现形式为弧光接 地、高阻接地以及谐振。
1.1弧光接地
弧光接地是危害最大的一种故障表现形式。中 压电网系统运行方式是中性点不接地，当接地电流超过 5A 时，单项 接地电弧无法自行消灭，会产生极高的间歇性弧光过电压，降低电 器设备的绝缘性能，容易引发短路故障，严重时会造成火灾事故。随 着电缆在配网系统中应用越来越多，接地电容电流逐渐增大，从而造 成弧光接地故障的程度逐渐加深，加装必要的消弧设备，很有必要。
1.2谐振
谐振是由于电力系统中电压互感器、变压器、消弧线 圈等非线性电感受激产生磁路饱和，由此引发持续的震荡；电路正常 运行时，电路初始感抗大于容抗，无谐振产生，当电路发生故障或故障 消除等突然变化时，感抗减小导致谐振产生，电感和电容两侧形成过 电压，对电器元件有损坏作用。谐振也是电网中常见的一种故障，尤其 是在中压电网中性点非有效接地电网中出现频率较高。
1.3高阻接地
高阻接地故障在单项接地中较为常见，该故障 引发因素较多，如架空线路遇到树枝挂碰造成断路、电缆老化、电缆 绝缘受潮都会表现出高阻接地故障。高阻接地故障表现形式多样，接地电阻变化范围大，不稳定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 中压电网保护装置及方法
2.1高阻接地保护装置及其方法
高阻接地保护装置会存在 误判、误动或拒动问题，主要原因是高阻接地故障信息较弱和对故 障认知不足。不接地系统出现单相接地故障时，是按照金属接地对 电压进行分析，此时接地相电压为零，非接相电压成为线电压，中性 点会偏移到接地点，零序电压等于方向相反的故障前的相电压。这 就产生了“接地相是三相中电压幅值最小的一相”的结论，接地保护 装置就以此结论为工作原理。而在实际运行过程中，以上结论只适 用于接地电阻小于某临界范围内，若接地电阻超过这个临界值，接 地相就不是电压幅值最小的，若故障保护装置以电压为判断依据，接地电压的改变会导致保护装置误动；若保护装置以电流为判断依 据，则发生故障时电流太小会导致拒动。保护装置一旦出现误动或 拒动，就无法对电网形成有效保护。
2.2消弧装置及方法
当前使用的消弧装置有两类，一是将弧 光接地转为金属接地的消弧装置，另一类是将孤光接地转为通过 ZnO（氧化锌）接地的消弧装置。前者工作原理是通过故障相接地开 关的开启、闭合方式的改变，将弧光接地转为金属接地，从而达到熄 弧的目的。该类装置对电网系统的冲击大，可靠性较差，在操作过程 中引发的谐振可能会烧毁电压互感器。后者工作原理是将 ZnO 阀片 组并联在故障相和地之间，利用其残压限制故障点相电压，从而达 到熄弧目的。该装置无法消除电流超过 5A 的弧光接地故障，且承受 能量有限，若时间过长可能会引发爆炸。电压消弧法相对于以上两种保护方法来说具有一定的优越性，该法不受接地电流的影响，且消弧彻底，方法简单。其工作原理如 下：电网系统中出现单相弧光接地故障时，并联在故障相母线和地 之间的电抗器可将故障点两侧的电压控制在安全范围内，使故障点 两侧电压小于弧隙抗电强度恢复的幅值，电弧重燃的机制被破坏，弧光接地故障得到控制；电抗器的投入可适当延时 3-5s，然后退出，确保弧隙抗电强度得到充分恢复，提高故障消除概率；延时后的保护装置能确保系统不会发生短路故障，又能避免瞬时故障造成的跳 闸现象，提高了整个供电系统的可靠性。
2.3综合智能保护装置在中压系统电网中的应用
综合智能保护装置是利用微电子技术、多 CPU 技术、高速数据 采集技术和处理技术、高电压技术及其他专业判断软件制成的电网 保护装置，该装置由微机控制器、电压互感器、三只单项真空接触 器、隔离开关、电抗器、柜体等部分组成。保护原理为：以微机控制器 空电压互感器和电流互感器的二次端检测系统的三相电压-频率、零序电压-频率、零序电流的变化情况，对电网系统的运行状况进行 判断，根据判断结果发出报警指令和保护指令，该装置在实际运行 试验中能对电网系统中的各项故障进行及时、有效的报警和处理，有效地保障了电网中电气设备的性能安全，具有较高的推广价值。
2.4消除谐振的装置及方法。
我国一次或二次消谐装置是在 电压互感器的一次中性点或二次开口三角处加电阻，该电阻的主要 作用是消耗电能。这类消谐装置存在消谐死区，保护效果不理想，由 于谐振而引发的电压互感器烧毁故障、高压熔管以及其他事故时有 发生。
2.5整改措施
鉴于开关量判定呈周期性变化，在开关量输入后加入延时启动逻辑，确保开关量输入必须保持一定时间后才认为是有效输入，才能触发相关逻辑。具体延时长度初步设定为20ms左右。
结语
中压电网是电力系统中重要组成部分，对于城市建设、农村发 展中的电力能源的传输具有重要影响。中压系统运行过程中会出现 弧光接地、高阻接地、谐振接地等多种形式的故障，给电气设备的安 全运行造成了不利影响，利用有效的保护装置，消除以上故障对设 备的影响，对于提高供电质量具有积极意义。
参考文献：
[1]孙嘉宁.中压电网系统消弧、消谐、单相接地故障综合保护新方法 及智能综合保护装置[D].合肥工业大学，2007.
[2]卢雨翔.基于可靠性与经济性城市配电网规划方法实践与应用[D].南昌大学，2014.
[3]于文涛，张明磊，杨玉柱.配电系统中低压母线电弧光保护的工程 应用[J].安徽电力，2012（02）：42-44.
[4]王惠蔷.变电站 10kV 母线保护方案研究[D].华南理工大学，2010.
论文作者:马晋生
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第1期
论文发表时间:2019/9/3
标签：故障论文; 电网论文; 弧光论文; 谐振论文; 保护装置论文; 电压论文; 中压论文; 《建筑细部》2019年第1期论文;