(国网林芝供电公司 西藏 860000)
摘要:西藏电网10千伏配电网不接地系统中,发生单相接地故障时可以允许运行2小时,存在对配电网系统的多次冲击导致事故扩大的隐患;且配电网线路路径廊道等运行环境条件复杂,存在10千伏线路单相接地导致森林火灾、人身伤亡的重大安全隐患;采用复压零序电流保护在10千伏线路保护装置上的应用,可以有效解决在不接地系统中发生单相接地故障时快速切除故障线路,保证非故障线路的正常运行。
关键词:配电网系统;单相接地故障;复压零序电流保护
一、配电网现状
西藏电网10千伏配电网不接地系统中,发生单相接地故障时可以允许运行2小时,故障线路的查找一般通过轮流拉路的方法来确定,此方法处理时间长、流程复杂,同时存在对配电网系统的多次冲击导致事故扩大的隐患;且配电网线路路径廊道等运行环境条件复杂,存在10千伏线路单相接地导致森林火灾、人身伤亡的重大安全隐患;采用复压零序电流保护在10千伏线路保护装置上的应用,当故障线路发生单相接地故障时流过故障线路的电流电容电流的大小、方向来判断故障线路,可以有效解决在不接地系统中发生单相接地故障时快速切除故障线路,保证非故障线路的正常运行。
二、判断故障的方法论述(复压零序电流保护)
图2不接地系统C相接地电容电流回路
图3不接地系统单相接地电流、电压向量的关系
在10千伏不接地系统中,电缆各相之间及相对空气之间就像电容器一样,当电缆充满电后,就会有微小的电流,这种叫(对地)电容电流的存在导致高压线路对地称容性状态,且电流超前电压900;此时A相对地电容电流IC0.A、B相对地电容电流IC0.B、C相对地电容电流IC0.C三相电容电流呈对称状态,矢量和为零,I0=IC0=IC0.A+IC0.B+IC0.C=0,即在零序CT没有零序电流通过,如图1所示。
发生C相金属性接地时,如图2、图3所示,有系统接地电容电流IC0"应为A、B两相对地电容电流;由于一般习惯将从电源到负荷方向,IC0"=-(IC0".B+IC0".A),IC0".B代表此不接地系统B相对地电容,IC0".A代表此不接地系统A相对地电容电流;此时接地相电压变为零,非故障A、B两相电压升高为 倍相电压,即I0=IC0"=-(IC0".B+IC0".A)= IC0".A=3IC0.A。
根据工程应用,在不接地系统中发生单相接地故障时,故障线路零序电流(接地电容电流ICO)的大小等于所有其他非故障线路接地电容电流之和,非故障线路的零序电流为本线路的接地电容电流。
以上阐述的为不接地系统中,正常运行时和单相接地时接地电容的推理过程;同时通过图2、图3所示,可以判断故障线路的零序电流是从故障点流向母线,非故障线路的零序电流是从母线流向线路;据此为了保证零序电流保护动作的可靠性,将母线PT开口三角型电压(零序电压)引入到线路保护装置,当零序电流从线路流向母线时判断零序正方向,方向元件动作;当判断零序电流从母线流向线路时,判断零序反方向,方向元件不动作。
二、三、在110千伏鲁朗变10千伏鲁西142线路保护装置上的应用情况
1.鲁西142线零序电流估算
根据工程应用公式,10千伏电缆线路接地电容电流为
通过计算即:鲁电141线路零序电流设定范围为[2.5A,30A];
10千伏线路零序CT变比为50/1,本次取值3I0=16A(一次值),0.32A(二次值)。根据单相接地性质的不同,零序电压的大小存在较大的变化,根据经验设定零序电压设定为30V,跳闸时间整定为1s。
2.鲁西142线实践应用情况
在2019年3月31日进行保护优化及进行相关的调试后,10千伏鲁电线发生4次零序电流保护动作跳闸;分别为5月21日09:07:1810千伏鲁电线零序保护动作,3I0:1.67A(一次零序电流83.5A);6月12日19:34:1410千伏鲁电线零序保护动作,3I0:0.67A(一次零序电流33.5A);6月14日15:39:2710千伏鲁电线零序保护动作,3I0:0.67A(一次零序电流33.5A);7月31日23:15:4010千伏鲁电线零序保护动作,3I0:1.82A(一次零序电流91A)。
四、结束语
通过近半年的运行实践表明:在10千伏不接地系统单相故障跳闸,采用复压零序电流保护,判断接地电容电流从线路流向母线,即可判断此线路存在单相接地故障从而快速的切除单相接地的故障,避免了由于监控不力、处置时间长等导致的森林火灾、人身触电伤亡的扩大事故。
参考文献:
[1]孙建忠.中性点不接地系统零序电流方向判定及应用[J].石油化工技术与经济,2014年2月