一種新型配網(wǎng)綜合管控系統(tǒng)在鞍鋼電網(wǎng)的應(yīng)用

遲秀華，韓 帥，李 達(dá)

（鞍鋼股份有限公司能源管控中心，遼寧鞍山 114000）

1 概述

小電流接地系統(tǒng)是指中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)高阻接地方式的電力系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)大部分66 kV 及以下中壓電網(wǎng)都采用這種接地方式。它的優(yōu)點(diǎn)是單相接地允許短時(shí)運(yùn)行，從而提高供電的可靠性，缺點(diǎn)是故障引起的相電壓升高對(duì)系統(tǒng)的絕緣性能構(gòu)成很大威脅。

人工倒閘操作進(jìn)行選線時(shí)間過長(zhǎng)，無法迅速查出故障線路。傳統(tǒng)的接地選線裝置主要通過檢測(cè)各線路零序電流的大小，判斷零序電流最大的線路為接地線路，存在測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)處理手段簡(jiǎn)單，不能從微弱的信號(hào)中準(zhǔn)確提取數(shù)據(jù)，影響選線準(zhǔn)確率，致使傳統(tǒng)接地選線準(zhǔn)確率不高。為此，在02 變安裝了一套新型配網(wǎng)綜合故障管控系統(tǒng)，配合無線組網(wǎng)的選線裝置，來提高選線的準(zhǔn)確率。

2 構(gòu)成原理

新型配網(wǎng)綜合故障管控系統(tǒng)配合無線組網(wǎng)的選線裝置，通過與母線直接連接的接地開關(guān)將單相接地相轉(zhuǎn)為死接地，將所有接地電容電流轉(zhuǎn)移至其自身的接地開關(guān)，利用接地電流轉(zhuǎn)移前后對(duì)所有線路的電容電流大小及方向進(jìn)行比較，判定變化量最大且方向發(fā)生改變的線路為接地線路。算法方面采用了阻抗瞬變法和最大增量法相結(jié)合，構(gòu)成了各種判據(jù)有效優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，大大提高了選線的準(zhǔn)確率，能對(duì)各類單相接地故障做出正確選線。

新型配網(wǎng)綜合故障管控系統(tǒng)，主要由配網(wǎng)綜合故障管控柜與限諧式母線電壓監(jiān)測(cè)柜組成，如圖1所示。

圖1 新型配網(wǎng)綜合故障管控系統(tǒng)

當(dāng)開口三角電壓UΔ 由低電平超過設(shè)定的高阻接地電壓整定值時(shí)，表明系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障，微機(jī)綜合控制器ZK 立即啟動(dòng)中斷，微機(jī)綜合控制器根據(jù)PT 二次輸出信號(hào)Ua、Ub、Uc 進(jìn)行故障相別判別，并發(fā)出指令使接地相快速開關(guān)動(dòng)作合閘，快速熄滅接地點(diǎn)的電容電流，保護(hù)設(shè)備和人體安全。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地故障時(shí)，綜合控制器控制故障相接地開關(guān)合閘，將故障相直接接地，熄滅接地電弧并將弧光接地過電壓限制在線電壓水平，控制故障的發(fā)展。同時(shí)裝置通過無線組網(wǎng)，統(tǒng)一采集總站和分站接地電流數(shù)據(jù)，不但保證信號(hào)不受距離影響，同時(shí)保證了信號(hào)的準(zhǔn)確性，提高了選線的準(zhǔn)確率，同時(shí)可將故障信息及時(shí)發(fā)送至移動(dòng)手持設(shè)備提醒用戶。

3 設(shè)備安裝方案

02 變電所10 kV 母線I、II、III 段，分別由1#、2#、3#變壓器各帶一段，正常分列運(yùn)行。母線配出包含子站58 變10 kV II 段，73 變10 kV I 段，62 變10 kV I、II段，63變10 kV I、II段等。

設(shè)備安裝方案是02#變10 kV 母線I 段、II 段及III 段上各安裝一套SHK-KX 配電綜合故障管控系統(tǒng)，在02 變單獨(dú)制作接地極（接地電阻測(cè)試3.4 Ω）。在58#變電所10 kV 母線II 段安裝一臺(tái)小電流選線屏柜，在73#變電所10 kV 母線I 段安裝一臺(tái)小電流選線屏柜，在62#、63#變電所10 kV 母線I、II 段各安裝1 臺(tái)小電流選線，4 臺(tái)選線組屏為1 臺(tái)屏柜。零序電流互感器安裝于所有配出開路，通過信號(hào)電纜接入各選線屏柜中，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)02變（總站）或各子站10 kV 系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，配電綜合故障管控系統(tǒng)將故障相接地開關(guān)合閘、接地，熄滅接地電弧，控制鐵磁諧振，避免主變中性點(diǎn)振蕩等問題的發(fā)生。

4 設(shè)備測(cè)試方案

設(shè)備安裝后，進(jìn)行了模擬測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的1∶1試驗(yàn)。

（1）微機(jī)綜保模擬測(cè)試

施加二次電壓量模擬單相接地故障：每相做瞬時(shí)性接地故障1次，檢驗(yàn)裝置動(dòng)作邏輯、記錄整組動(dòng)作時(shí)間，裝置動(dòng)作后自動(dòng)復(fù)位時(shí)間；每相做永久性接地故障1次，檢驗(yàn)裝置動(dòng)作邏輯，記錄裝置在多長(zhǎng)時(shí)間自動(dòng)復(fù)位后又將故障相自動(dòng)合閘；校驗(yàn)裝置設(shè)定的開口三角定值的靈敏度，低于定值應(yīng)可靠不動(dòng)作，高于定值應(yīng)可靠動(dòng)作；校驗(yàn)裝置動(dòng)作后又發(fā)生另一相對(duì)地?fù)舸┑亩搪吩囼?yàn)，已合閘接地開關(guān)應(yīng)能快速分閘。選線各支路加電壓電流信號(hào)，校驗(yàn)選線結(jié)果及報(bào)文。

（2）現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)1∶1試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)做1∶1 接地故障試驗(yàn)，利用人工單相接地法開展性能試驗(yàn)來驗(yàn)證其使用效果。制作專用接地小車（包括保護(hù)用限流熔斷器、接地接觸器、控制箱、單相隔離刀、弧光接地放電間隙、金屬接地通路等），根據(jù)生產(chǎn)工況調(diào)整線路及負(fù)荷并確定試驗(yàn)接地點(diǎn)。前后共進(jìn)行了6 次不同的接地模擬實(shí)驗(yàn)，通過換相、換線、更換接地類型（高阻、弧光）等，裝置正確率達(dá)到了100%，試驗(yàn)效果良好。

5 設(shè)備運(yùn)行效果

設(shè)備投入運(yùn)行，動(dòng)作多次，下面針對(duì)2次設(shè)備動(dòng)作及出現(xiàn)的問題時(shí)進(jìn)行分析：

（1）2019年6月28日18:35:50，02變電所新選線裝置后臺(tái)顯示10 kV 一母高壓水除磷C 相接地；選線裝置接地開關(guān)C 相動(dòng)作，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為C 相死接地，調(diào)度中心通知熱軋現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備，熱軋報(bào)有1 臺(tái)給水泵電機(jī)接地，將故障設(shè)備停電后，02 變電所手動(dòng)復(fù)歸選線裝置，接地解除。

通過接地報(bào)警波型（如圖2）分析，選線裝置在第4個(gè)周波處開始檢測(cè)到零序電壓異常并出現(xiàn)接地過電壓（約2.5Ue），到第5 個(gè)周波處C 相快速開關(guān)動(dòng)作（前后動(dòng)作時(shí)間在一個(gè)周波以內(nèi)），系統(tǒng)轉(zhuǎn)為C 相死接地，同時(shí)選擇高壓水除磷線路接地，并將過電壓限制在線電壓水平。調(diào)度中心及現(xiàn)場(chǎng)管理人員直接找到接地設(shè)備，避免了選接地過程中的大量倒閘操作，現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)線生產(chǎn)未受影響。配電綜合故障管控系統(tǒng)正確動(dòng)作。

圖2 接地報(bào)警波形

（2）2019 年8 月27 日17:10，10kV I 段報(bào)大連鑄4#接地（后了解現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)變壓器接地后短路），3#選線裝置控制柜右側(cè)有放電痕跡，樓上后臺(tái)后側(cè)規(guī)約轉(zhuǎn)換器及總選線裝置短路，三段選線裝置都動(dòng)作（I段B 相、III 段B 相、II 段A 相），三段母線都是死接地。

將配電綜合故障管控系統(tǒng)退出運(yùn)行，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的故障進(jìn)行原因分析：現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)變壓器接地后短路，初步判斷在I 段選線動(dòng)作過程中，I 段母線發(fā)生了接地并轉(zhuǎn)化為短路故障，三個(gè)選線柜高壓側(cè)的接地與二次控制系統(tǒng)接地并列在一起進(jìn)入新接地極（接地電阻3.4 Ω），接地極與變電所原地網(wǎng)之間未真正共地所造成的，本次出現(xiàn)了較大的短路電流，在短路的一瞬間系統(tǒng)殘壓過高，串入低壓二次電纜中，導(dǎo)致柜體對(duì)接地網(wǎng)，裝置電源模塊放電燒損，引起控纜、通訊電纜、照明電纜短路，并引起其他兩段選線裝置誤動(dòng)作。

整改方案：首先將配電綜合故障管控系統(tǒng)的一、二次接地分開，各自獨(dú)立，避免高電壓串入二次控制部分；其次重新制作接地極，降低接地電阻至1 Ω左右，與原地網(wǎng)多點(diǎn)連接。整改方案實(shí)施后，將設(shè)備投入運(yùn)行，現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行良好。此次出現(xiàn)的問題也為今后的配電綜合故障管控系統(tǒng)安裝提供了改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

6 結(jié)束語

鞍鋼此次安裝的新型配網(wǎng)綜合故障管控系統(tǒng)配合無線組網(wǎng)的選線裝置，運(yùn)行一年來，雖然設(shè)備出現(xiàn)了一些問題，通過不斷的積累和改進(jìn)，大大提高了接地選線的準(zhǔn)確率，避免了傳統(tǒng)人工選接地大量的倒閘操作過程，減少了判斷接地開路的時(shí)間，為鞍鋼電網(wǎng)的集控化、無人化提供了設(shè)備支撐。