一起单相接地故障分析

(整期优先)网络出版时间:2018-12-22
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一起单相接地故障分析

低励磁阻抗变压器接地转移装置应用

黄钢1赵军2戴小敏3杨雪飞4(1、辽宁拓新电力电子有限公司身份证号码:21070301970XXXX;2、国网甘肃省电力有限公司运检部身份证号码:62010319790607XXXX;3、国网甘肃省电力有限公司天水供电公司身份证号码:62052219701215XXXX;4、辽宁拓新电力电子有限公司身份证号码:21072419761112XXXX)

摘要:配电网络电缆化和电缆入地的增加,施工造成电缆损坏事故案例增加,文中通过对一起外力破坏电缆造成停电事故的分析,说明低励磁阻抗变压器接地转移装置在消除接地电弧,特别是降低人身触电伤害的作用,有利于提高供电安全性。

一、概述

随着社会经济的发展和配网改造的深入,配电网络特别是城市配电网络电缆化率和电缆入地率逐年增加:一方面电力设施占地面积减少,受自然伤害影响减少;另一方面系统接地电流增大,同时电缆入地后,市政园林部门施工造成线缆损坏事故案例增加。

以满春110kV变电站为例,该变电站2台40000kVA变压器,10kV系统2段母线,20条馈出线,均采用电缆出线,单段母线接地电流超过150A。现有消弧线圈等装置无法彻底消除接地电弧,存在极大的安全隐患,特别是对人身安全存在隐患。鉴于这种情况,满春变电站采用了新型接地消弧装置-低励磁阻抗变压器接地转移装置(以下简称接地转移装置),以降低人身触电伤害。

二、低励磁阻抗变压器接地保护装置原理功能

低励磁阻抗变压器接地转移装置是一种新型的主动干预型消弧保安装置,运行方式为:系统无单相接地时,为中性点不接地运行方式;当发生单相接地故障时,在50ms内控制装置故障相单相断路器合闸,故障相经低励磁阻抗变压器接地运行。此时在故障相上装置与接地点形成并联回路,分流转移减小了接地电流,而低励磁阻抗变压器阻抗小于1欧姆,相当于故障相经1欧姆阻抗接地,降低了故障相电压,实现熄灭接地电弧,降低了跨步电压触电风险,减轻人身触电伤害。同时经低励磁阻抗变压器接地后,一旦发生异相接地,对两相接地短路具有限流作用。

接地转移装置具有零序电流变化同步选线功能,对于中性点不接地系统来说,发生单相接地时,非接地回路的零序电流为自身回路的接地电流,方向从母线流向线路,接地回路的零序电流为其他非接地回路接地电流之和,方向从线路流向母线。装置动作后,由于装置与变电站主地网良好连接,接地阻抗极低,接地电流由装置分流转移,造成接地回路零序电流幅值和相位均发生明显的改变。基于该原理进行选线,具有极高的准确性。

图1装置原理图

三、动作分析

满春变电站采用接地转移装置经所用变回路接入母线方式。2018年02月04日接地装置发生动作,具体情况如下:2018年02月04日11时58分25秒497监控后台显示10kVI母接地转移装置C相合闸,接地保护装置上报银佐三回线接地;58分26秒584银佐三回线518保护总启动;58分26秒5841#所用变561保护出口分闸,跳开561开关;58分26秒58410kVI母接地转移装置C相接地开关分闸。

经运检人员排查发现银佐二分支线路附近市政施工作业,将10kV电缆挖断,银佐三回出线银佐二分支断路器跳闸,无人员伤害事故。

事后调取接地转移装置录波图进行分析,图2、图3为2018年02月04日11时58分25秒I母接地转移装置C相合闸时电压和各回路零序电流录波图形。首先零序电压升高,C相电压降低,A、B两相电压升高,同时银佐三回线零序电流幅值方向有别于其他回路。在故障持续100ms后,接地转移装置C相接地断路器合闸,接地转移装置回路有约160A电流,银佐三回线零序电流幅值降低,方向与其他回路电流方向一致,C相电压降低,A、B两相电压升高接近线电压。图4、图5为2018年02月04日11时58分26秒I母接地转移装置C相分闸时电压和各回路零序电流录波图形。在接地转移装置回路电流消失前40ms,A、B相电压明显降低,bc、ca线电压畸变,接地转移装置回路零序电流增大;接地转移装置回路零序电流消失后,银佐三回线零序电流增大持续50ms,故障消失。

从录波图分析事故过程为:2018年02月04日11时58分25秒银佐三回线C相接地,接地转移装置C相合闸;2018年02月04日11时58分26秒,银佐三回线电缆破损严重出现两相接地短路,由于接地转移装置接地良好,两相接地短路电流在接地转移装置和银佐三回线均有体现,造成接地转移装置和银佐二分支跳闸。

图22018年02月04日11时58分25秒接地转移装置C相合闸电压波形

图32018年02月04日11时58分25秒接地转移装置C相合闸电流波形

图42018年02月04日11时58分26秒接地转移装置分相合闸电

图52018年02月04日11时58分26秒接地转移装置分相合闸电流波形

四、结论

本起事故是一起典型的由于施工作业造成电缆破损,发生跳闸停电事故。施工作业过程中破坏了电缆绝缘层,形成单相接地故障,由于低励磁阻抗变压器接地转移装置及时动作,钳位了故障相电压,分流转移接地电流,避免了对施工作业人员可能的触电伤害,起到了避免人身触电事故发生的作用。

参考文献:

[1]10kV配网单相接地故障分析及处理措施[J].梁伟聪.中国高新技术企业.2013(35)

[2]10kV配电网单相接地故障特征分析[J].王孔振.科技创新与应用.2017(19)

[3]中性点不接地系统单相接地故障处理方案[J].冉义,张矿,吉庆兰.自动化应用.2016(10)

[4]小电流接地系统单相接地故障过程分析[J].王炳艳.科技信息.2012(30)

[5]智能接地配电系统是单相接地故障处理的有效手段刘健供用电2017(02)

[6]配电网接地故障电压消弧新方法[J].余文辉,李健,陈祖勋.电力科学与技术学报.2012(01)

[7]配电网快速开关型消除弧光接地故障技术研究艾绍贵李秀广黎炜高压电器2017(03)

[8]新型消弧及过电压保护装置的研制[D].王金辉.沈阳工业大学2012