一起10 kV不接地系統(tǒng)虛假接地現(xiàn)象的分析和解決方法

陳宇昊，吳俊華，陳澗龍

（義烏供電局，浙江 義烏 322000）

農村電網

一起10 kV不接地系統(tǒng)虛假接地現(xiàn)象的分析和解決方法

陳宇昊，吳俊華，陳澗龍

（義烏供電局，浙江 義烏 322000）

通過對10 kV中性點不接地系統(tǒng)中虛假接地現(xiàn)象的分析，指出消弧線圈系統(tǒng)配置中存在的薄弱環(huán)節(jié)，是引起虛假接地的主要原因，據此提出了解決方法。

不接地系統(tǒng)；虛假接地；消弧線圈

中性點不接地系統(tǒng)在單相接地時允許短時間帶故障運行，提高了供電可靠性。但隨著城鄉(xiāng)電網的擴大及供電線路的電纜化，系統(tǒng)對地電容電流急劇增加，單相接地后流經故障點的電流增大，電弧不易熄滅，使系統(tǒng)產生振蕩，在健全相產生幅值很高的間隙性弧光接地過電壓，導致事故跳閘率明顯上升。為解決上述問題，通常采用中性點裝設消弧線圈的方式，當發(fā)生單相接地時，由消弧線圈產生的感性電流補償故障點的電容電流，使流經故障點的殘流變小，電弧能夠自然熄滅，抑制故障發(fā)展。運行經驗表明，消弧線圈對抑制間隙性弧光接地過電壓、降低線路的事故跳閘率、減少人身傷亡及設備損壞都有明顯的作用。

然而，當消弧線圈容量配置不足、控制方法不當時會引起系統(tǒng)諧振，母線三相電壓不平衡，調度監(jiān)控后臺判斷為接地故障，即虛假接地現(xiàn)象。

1 虛假接地現(xiàn)象過程

2009年某日凌晨3時，110 kV后宅變電所（簡稱后宅變）10 kVⅠ段母線接地動作，母線三相電壓分別為UA=10.19 kV，UB=0.34 kV，UC= 10.51 kV，試拉后明65 A開關后接地消失，對后明65 A線進行絕緣測試、無異常，巡視也未發(fā)現(xiàn)異常，凌晨6時試送正常。故障前，110 kV后宅變10 kV系統(tǒng)（Ⅰ段）主接線如圖1所示。

2009年110 kV后宅變發(fā)生多起10 kV母線虛假接地故障現(xiàn)象，表現(xiàn)為母線三相電壓不平衡（兩相偏高，一相偏低），調度監(jiān)控與數(shù)據采集系統(tǒng)（SCADA）判斷為母線接地故障，但經拉合10 kV線路后接地消失，電壓恢復平衡。虛假接地現(xiàn)象發(fā)生時間不固定，原因不清楚。為排查原因需運行人員按故障處理流程巡視檢查，費時費力，必須找出虛假接地發(fā)生根源才能加以解決。

2 消弧線圈自動調諧裝置工作原理

由于義烏電網電纜化程度較高，系統(tǒng)對地電容電流較大，義烏境內110 kV變電所10 kV系統(tǒng)大多采用中性點經消弧線圈接地方式。110 kV后宅變10 kV系統(tǒng)采用的是上海思源公司生產的XHK-Ⅱ型消弧線圈自動調諧及接地選線成套裝置。

110 kV后宅變消弧線圈成套裝置采用的是預先調節(jié)式補償方式，即：系統(tǒng)正常運行時，消弧線圈預先調節(jié)，備在補償位置；單相接地故障時，消弧線圈零延時進行補償。在回路中增加阻尼電阻可防止系統(tǒng)振蕩時諧振過電壓產生。而當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，中性點流過很大的電流，這時阻尼電阻的保護單元動作，阻尼電阻被短接，流過消弧線圈的電感性電流與流入接地點的電容性電流相位相反，電感性電流對電容性電流進行補償，從而消除弧光接地過電壓。

阻尼電阻的保護投退由一套可控硅設備控制，當阻尼電阻兩端電壓大于可控硅觸發(fā)電壓時，可控硅觸發(fā)，迅速將阻尼電阻短接，系統(tǒng)電壓恢復正常達到可控硅返回值時，阻尼電阻投入。

3 虛假接地原因分析

由阻尼電阻投退原理可知，正常情況下可控硅應不會觸發(fā)動作，但如果10 kV母線三相負荷不平衡較嚴重，正常運行狀態(tài)下中性點位移電壓就比較大，一旦系統(tǒng)發(fā)生變化就會造成阻尼電阻非正常短接，這時由于消弧線圈已處于補償狀態(tài)（即XC=XL），系統(tǒng)諧振條件具備，中性點位移電壓將急劇升高。

同樣，如果可控硅返回電壓設置不當，會造成可控硅觸發(fā)后無法返回，阻尼電阻無法再次投入，引發(fā)系統(tǒng)諧振。

后宅變消弧線圈系統(tǒng)主要配置如表1所示。由表1可知110 kV后宅變消弧線圈容量配置不足，已接近補償極限，系統(tǒng)不對稱電壓正常情況下均在260 V左右，可控硅觸發(fā)電壓為270 V，系統(tǒng)運行方式改變或三相負荷出現(xiàn)較大變化時均會造成系統(tǒng)不對稱電壓增大，引起可控硅觸發(fā)并短接阻尼電阻。系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障后由于可控硅返回電壓偏小，阻尼電阻將無法再次投入，以上兩點可以解釋虛假接地現(xiàn)象產生的原因。

表1 后宅變1號消弧線圈自動調諧系統(tǒng)主要配置情況

圖1 110 kV后宅變10 kV系統(tǒng)（Ⅰ段）主接線圖

4 處理方案及結果

通過上述分析得知，虛假接地現(xiàn)象的成因有兩個：一是變電所出線較多，系統(tǒng)電容電流較大，而消弧線圈容量偏小，消弧線圈補償裕度不足；二是系統(tǒng)正常運行時中性點位移電壓較大，阻尼電阻保護可控硅觸發(fā)返回電壓偏小，造成正常運行時阻尼電阻短接或無法返回。

消弧線圈補償裕度不足，可通過消弧線圈增容改造處理，但投資較大。中性點位移電壓較大，其根本原因是三相負荷不平衡造成的，變電所投運后負荷情況復雜，處理難度更大。增加阻尼電阻阻值可降低中性點位移電壓，提高可控硅觸發(fā)電壓可以有效避免阻尼電阻非正常短接的現(xiàn)象。通過比較分析，將消弧線圈阻尼電阻增至50Ω，可控硅觸發(fā)電壓提高至820 V，返回電壓提高至600 V，改造前后消弧線圈自動調諧系統(tǒng)主要參數(shù)對比見表2。

表2 110 kV后宅變1號消弧線圈自動調諧系統(tǒng)改造前后主要參數(shù)

由表2可知，通過增加阻尼電阻，降低了系統(tǒng)正常運行時的中性點位移電壓，不平衡電壓穩(wěn)定在200 V左右，再加上可控硅觸發(fā)電壓的提高，降低了阻尼電阻因系統(tǒng)不平衡引起短接的幾率。通過近兩個月的觀測，110 kV后宅變未發(fā)現(xiàn)一起調度SCADA誤報接地故障，虛假接地的問題得到解決。

5 結論

（1）根據負荷增加情況配置足夠容量的消弧線圈，特別是城區(qū)及近郊的變電所，線路電纜化程度較高，系統(tǒng)對地電容電流較大，消弧線圈配置應有一定裕度。確保經消弧線圈補償?shù)碾娋W應滿足以下兩個關鍵條件：最小脫諧度不能小于3%，殘流不能大于5 A。對于運行中變電所，可通過增加接地變容量或在消弧線圈上串接固定電感來補償系統(tǒng)對地電容電流。

（2）消弧線圈阻尼電阻配置應能滿足系統(tǒng)阻尼系數(shù)要求，如系統(tǒng)阻尼率偏小，則諧振的倍數(shù)大大提高。保護單元可控硅應選用性能可靠的產品，其觸發(fā)電壓和返回電壓應滿足實際要求，否則會出現(xiàn)因中性點位移電壓偏大引起可控硅觸發(fā)或觸發(fā)后無法返回的現(xiàn)象，造成阻尼電阻非正常短接。

（3）對于部分系統(tǒng)對地電容電流較大的變電所適當采用低電阻接地的系統(tǒng)接地方式，可有效避免諧振現(xiàn)象，大大降低過電壓水平。

（4）通過對三相負荷分布情況的分析，優(yōu)化變電所出線結構，降低中性點位移電壓是解決系統(tǒng)諧振問題的關鍵。

[1]管必萍.不接地系統(tǒng)虛假接地現(xiàn)象淺析[J].上海電力，2002（5）∶34-36.

[2]鄧岳華，胡曉萌，區(qū)偉潮.消弧線圈的幾個常見問題[J].農村電氣化，2006（5）∶53-54.

（本文編輯：李文娟）

Analysis Method and Solution for Virtual Ground Phenomenon in 10 kV Indirect Grounding System

CHEN Yu-hao，WU Jun-hua，CHEN Jian-long
（Yiwu Power Supply Bureau，Yiwu Zhejiang 322000，China）

This paper analyses the virtual ground phenomenon in a 10 kV indirect grounding system,points out that the weakness in the configuration of arc-suppression coil system is the main reason for virtual ground and puts forward the solution accordingly.

indirectgrounding system；virtualground；arc-suppression coil

TM727

B

1007-1881（2010）09-0058-03

2009-12-18

陳宇昊（1981-），男，浙江義烏人，工程師，主要從事變電設備運行管理和電力工程管理工作。