基于配电自动化的配网单相接地故障定位与自愈·

发表时间:2021/8/20   来源:《当代电力文化》2021年第11期   作者:倪勤盛
[导读] 近年来,我国的电力行业建设的发展迅速,随着城市配网电缆数量的急速增加,“中性点不接地电力系统单相接地后允许带电运行1~2h”的规程已难以满足现代城市配网接地应急处置的需要。
        倪勤盛
        珠海许继电气有限公司    519060
        摘要:近年来,我国的电力行业建设的发展迅速,随着城市配网电缆数量的急速增加,“中性点不接地电力系统单相接地后允许带电运行1~2h”的规程已难以满足现代城市配网接地应急处置的需要。针对配网接地应急处置中技术支撑力度不强、过程落实精度不够等突出问题,通过站端试点接地选线跳闸建设、主站优化接地选线策略、推进配网自动化建设等措施,加强技术支撑;通过优化接地拉路一览表及同沟电缆处置预案,强化事故演练机制等手段,完善方法工具;通过编制配网接地应急处置的标准化流程,规范处置各环节要求,提升了配网接地应急处置效率水平,适应了现代城市配网快速发展及可靠性需要。
        关键词:配电自动化;配网单相接地;故障定位;自愈
        引言
        基于一二次融合的柱上智能断路器,内嵌高精度电子式电压、电流传感器,满足接口、电源和功能等方面的成套与融合;支持配电自动化线损管理、就地馈线自动化以及小电流单相接地故障处理等应用需求;安装于10kV架空线路分段点、联络点,以及分支线、用户出线首端;实现配电自动化的三遥、二遥动作型功能。
        1配网自动化的发展要求
        在当前的用电形势下,为了提升配网供电的可靠性,要结合当前先进的科学技术对配网系统进行不断优化,实现配网自动化可以针对系统运行中的一些故障进行快速定位,并且依靠系统的自愈功能快速恢复故障,提升供电质量。实现配网自动化具有重要意义:
        1.1提升供电可靠性
        在电力系统运行中,配网系统是重要的电力输送系统,它可以起到电力传输和调度的作用,所以其正常运行直接关系到供电质量。结合目前的电力供应情况来看,部分地区由于配网系统不完善,经常会出现配网系统故障,引发停电事故,这样会给当地的经济带来不可估量的损失。实现配电自动化,可以通过故障定位和自愈技术快速恢复供电,提升供电的可靠性。
        1.2提高供电能力
        通过优化配网系统的自动化功能,可以在配网的供电和调度工作中更加智能。配网系统可以对每天供电的高峰和低峰进行分析统计,然后为了保证系统的正常运行,合理地进行电能的分配和调度,尽可能地降低线路损耗,这样可以提升供电能力,满足高峰用电需求,并且可以防止出现设备长期高负荷工作的情况,延长设备的使用寿命。
        210kV配网线路单相接地隐性故障主要处理方法
        2.1科学判断故障
        为保障能在故障危害发生前找出故障及其成因,需率先针对故障进行科学判断,避免因假性接地影响故障排查成效。电压互感器一相高压熔断器熔断会传递接地信号,在接地故障发生后有关线路电压降低,其余两相升高,同时线电压维持不变,高压熔断器一相熔断对地电压一相减小,其余两相并不升高,线电压降低。空载母线用变压器充电时断路器合闸不同步,三相对地电容并不匀称,中性点发生位移,相关电压不平衡,传递接地信号。此情况仅在操作时出现,针对母线及其相连设备进行检查,若无异常可进行判断,投入一台变压器或线路即可排除故障。配网线路三相参数不同,在倒运行时消弧线圈补偿效率降低发出接地信号,该故障在操作中产生,在汇报调度后线路可恢复运行,消弧线圈断电,控制分接开关,线路可重新运转。合空载母线存在引发谐振过电压现象危险并发出信号引领工作人员判断接地故障,此故障在倒闸操作过程中发生,可迅速开启一条线路并消除谐振现象。


        2.2检测电力装置
        通过对10kV配网线路单相接地故障进行分析可知,有关故障对电气设备的损害较为严重,同时通过检查设备亦可在故障带来严重危害前做出判断,采取措施规避故障负面影响。以绝缘监察装置为例,该装置由三相五柱式电压互感器、信号继电器、电压继电器、监视仪表组成,针对各部件进行检测,及时发现存在故障的部件并予以替换。为提高该装置灵敏性,通过此装置及时发现单相接地隐性故障,可采用“ynynd”方式接线,其优点是第一副绕组既可检测相电压又可测线电压,第二副绕组既能体现零序电压又能接成三角形开口。在电网常规运行状态下第一副绕组电压对称,开口三角形理论上并无电压,若出现单相接地故障(金属性接地)则存在零序电压现象,非金属性接地两端点能感应到电压,在开口端触及动作电压参数时装置会发出光电信号,工作人员可根据信号做出判断,加之装置检测,掌握故障形成内因,而后汇报调度值班员,使之采取配套措施排除故障。变电所还可根据实际需求选择运用小型电流接地自动选线装置,此装置能针对配电线路进行测量,帮助工作人员解决电力检测难题。
        2.3采取预防措施
        解决10kV配网故障需树立“安全为先、预防为主”意识,关注隐性故障,达到防患于未然的目的。这就需要工作人员做到以下几点:第一,按照巡视线路及计划严格完成检查工作任务,将建筑物距离、导线与树木关系、鸟窝位置、导线牢固程度、绝缘子螺栓、横担、拉线、导线垂弧等视为故障检修关键;第二,定期针对线路及装置进行试验,将避雷器、熔断器、绝缘子等设备视为试验重点,若未通过实验需及时更新、维修、替换;第三,加装断路器,关注分支线路稳定性,旨在缩小故障范围及停电面积,降低检修难度,尽快找到故障位置,控制故障排查成本,实现预防故障发生的目标。
        2.4站端推广小电流接地选线跳闸建设
        为快速隔离小电流接地系统的单相接地故障,有效降低配网电缆接地故障对电网安全运行的影响,市南公司联合国电南自、南瑞继保等公司厂家,结合重庆地区电网实际,综合考虑选线准确、不改变中性点接地方式、选线不成功可自动合闸补救等因素,选取了三种方案,探索通过改造站内保护装置,提高选线准确性,且选中后直接作用于跳闸的试点建设。一是分布式小电流接地选线方案,将接地选线功能分布式集成于10kV的线路保护装置中,由线路保护装置利用本间隔的故障信息(零序电压、零序电流、三相电压、三相电流等)完成对本间隔是否单相接地故障的判别,选中接地概率最高的线路并直接跳闸,若接地概率最高的线路跳闸后故障仍未消失,重合该线路,并跳开接地概率次之的线路。二是集中式小电流接地选线装置,通过改造线路保护装置,准确提取接地故障时的暂态量故障信息,并基于暂态量和稳态量相结合的综合接地选线判据,选出故障线路并直接跳闸。三是消弧线圈并小电阻接地装置,在常规消弧线圈基础上并联可投切小电阻,实现灵活切换接地方式,利用馈线零序保护动作,达到选线及跳闸的目的。在出线电缆较为密集的110kV HT变电站、CYC变电站、NP变电站,分别开展分布式、集中式小电流接地选线跳闸,经消弧线圈并小电阻接地选线装置的试点建设。2019年9月,HT变电站改造后的保护装置在监测到接地故障后经5s延时跳闸,准确快速地切除隔离接地线路,比传统人工拉路接地查找时间大幅降低,效率显著提高,有效避免事故进一步扩大。2020年将继续对HX站、LZW站等4个变电站10kV保护装置进行推广改造。
        结语
        综上所述,在电力系统的运行中,为了保证配网调度工作质量,满足用户的用电需求,一定要不断完善配网系统的自动化功能,提升配网系统的可靠性和安全性,针对当前配网系统中的单相接地故障,完善系统智能故障定位和自愈技术,并结合当前实际应用中存在的问题,深入分析,优化配网自动化功能,提升电力系统供电质量。
        参考文献
        [1]陈成蛟,王梦琦.10kV配网线路单相接地故障定位模型[J].电工技术,2019(18):91-92;95.
        [2]张林.10kV配网线路单相接地故障浅析[J].科技创新导报,2017,14(27):50-51.
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