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公司動態
處理小電流接地故障的新思路

中低壓配電系統的中性點,一般采用不接地或經消弧線圈接地方式,稱為小電流接地系統。該系統中發生單相接地故障時,盡管故障分量不大,但由于其他兩相對地電壓升為線電壓,在沒有消弧線圈的情況下,如果發生間歇性弧光接地,由于中性點沒有電荷釋放通路,會引起過電壓,系統絕緣受到威脅,容易發展為相間短路。因此,及時對接地線路采取隔離措施很重要,現在的變電站對這種接地故障,都采取了不同手段的選線措施。為此在已有選線措施的基礎上,進一步結合其他技術對接地故障處理措施進一步優化,使故障造成的停電影響降到最低。

1 重合閘技術的應用

重合閘技術已經廣泛應用在所有電壓等級的架空線路保護中,運行實踐表明,重合閘技術對提高電力系統的安全穩定運行,以及供電可靠性都起到不可忽視的作用。那么是否可以將重合閘技術引入到小接地故障處理中呢?

首先需要分析接地故障的時間分布情況,根據資料統計,架空線路絕大多數故障是瞬時故障,連續記錄到的接地故障錄波報告中,340次接地故障的錄波記錄中有2次是直接的永久性接地故障,另有2次是電弧接地發展為相間接地,其余的336次均沒有發展為永久性故障,占全部故障的98。82%。在336次瞬時故障中,有101次超過2 s,有24次超過10 s,最長的一次持續時間達到5 min。如表1所示。

表1 接地故障持續時間統計

不妨將上面的統計情況分成兩個處理區段,A區段的故障持續時間很短,電弧可以很快自動熄滅,甚至小接地選線裝置還沒有發出試跳命令,故障已經消失。

B類型接地故障有一定持續時間,這種故障大多數情況下可以自行熄滅,但在某種情況下,電弧還有一定的頑固性,有的持續10 s以上。其中B2類根本就是永久性故障,無法自行消除。

由上面的統計可得到如下結論:A類故障不需要重合閘,因為還沒有等到選線措施起作用,它已經自行消失,甚至連選線措施都不需要。

而B1類型故障因為有一定持續時間,所以在故障還未消除時,采取措施切除故障使接地點的電弧熄滅,然后再合上開關即可繼續正常運行。假設選線裝置可以在1 s內選出故障線路,且選跳成功,然后經過1 s再重合開關成功,那么就相當于使得3~300 s的接地故障在2 s內得到解決,而由此縮短了接地電弧的持續時間,也就減少了弧光諧振和由接地電弧發展為相間故障的概率,對配電網的可靠運行有一定的現實意義。

B2類型故障屬于永久性故障,重合閘后故障依然存在。可以在接地選線裝置中,設置2次跳閘來隔離故障。

綜上所述,在選線裝置中增加一個重合閘環節,就可以使得所有選線裝置動作的情況下,40%以上的故障強度減弱。對于B0類型故障,客觀地說因為選線試跳和重合閘的短暫停電,對故障消除的意義不大,實踐中可以調整選線試跳時間和重合閘時間加以優化。對于B2類型故障,經過重合閘依然存在,那么可以提醒運行人員,線路中確定存在永久性接地故障。

重合閘技術對接地故障的意義在于,與選線技術配合,及時熄滅接地電弧,在瞬時性故障情況,重合閘成功后饋線繼續供電,可提高供電可靠性。那么對于永久性接地故障情況下,又如何縮小故障帶來的負面影響,提高供電可靠性呢?

2 饋線自動化技術的應用

饋線自動化技術是配電自動化領域的一部分,在設有饋線自動化系統的配電網中,每條饋電線路都被分成若干個線路段,段與段之間用饋線分段開關相連,而饋電線路對側又往往與另一變電站相連,對于兩側都有電源的饋電線路,一般都在線路中某個分段開關處,斷開形成單側供電的情形,如圖1所示。

基于配電網絡的這一特點,就可以通過某種手段將故障區段找到,從而減小由于故障造成的停電損失。以電壓重合型饋線系統為例,具體實現途徑如下。

在每個分段開關對應的重合裝置上,配置如下的功能;當分段開關兩側均無壓時,可以延時跳閘,分段開關一側有壓,另一側無壓時經延時合閘(即恢復性合閘),合閘瞬時監測到故障分量,立即跳閘并閉鎖再次合閘。當線路中C段發生永久性接地故障時,線路的斷路器經選線跳閘和重合閘后,零序電壓依然存在,于是斷路器再次被跳開,此時線路中A、B、C、D線段失壓,于是:

t1延時后,a、b、c三個分段開關因各自重合裝置兩側失壓而跳開。

t2延時后,由配電自動化系統發令合上線路出口斷路器,線路沒有出現零序電壓。

t3延時后,a處重合裝置合上相應分段開關線路,沒有出現零序電壓。

t4延時后,b處重合裝置合上相應分段開關線路,出現零序電壓,b處分段開關立即跳閘。至此,已經使整個配電線路中未發生故障的區段恢復供電,而發生故障的C區段也得到隔離。而D區段中在因為無故障,d處的重合裝置因為單側有壓,在t5延時后,也可以合閘繼續供電。
由上面的故障處理流程不難看出,用饋線自動化技術處理永久性故障的關鍵因素,在于每個開關動作時間的配合,首先,每個重合裝置因開關兩側均無壓而自行跳閘脫扣的時間,要大于重合閘時間(trc),而從線路出口到線路中段的恢復性合閘時間需要呈遞進式循序合閘,即t4 > t3 > t2 > t1 > trc,反過來,由于C段失電而需要d處重合裝置重合的時間,則需要從對側變電站的出口開關處遞推得到,這就需要重合裝置能夠識別其恢復性重合閘的方向,進而確定其合閘的時間。目前智能型重合裝置,可以通過電壓判據,方便地解決這個問題。在具有通訊功能重合閘上實現該功能時,則可以實時地將各個重合裝置所采集的電氣特征傳給配電總站,由配電總站統一指揮各個重合裝置的動作。


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