一起220kV變電站不接地系統(tǒng)虛接地異常分析

黃杰，王洪儉，費平平，鐘樂安

(國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

1 引言

虛假接地是指系統(tǒng)沒有發(fā)生接地故障時，系統(tǒng)3U0較高出現(xiàn)接地告警的情況。如鐵磁諧振、高壓熔絲熔斷、電壓互感器二次接線錯誤等都會使零序PT或開口三角兩端出現(xiàn)零序電壓，并可能導致小電流接地補償軟件動作，出現(xiàn)虛接地現(xiàn)象，給調(diào)度與運檢人員在故障判斷、原因分析及異常處理時帶來嚴重的困難，有時將錯誤判斷異常及故障原因，嚴重影響處置效率、用戶用電時間，并浪費人力物力，因此研究此類特殊的異常現(xiàn)象對電網(wǎng)穩(wěn)定運行具有十分重要的現(xiàn)實意義[1-2]。

本文針對一起220kV變電站中性點不接地系統(tǒng)連續(xù)兩次母線虛假接地異常進行了回顧梳理，分析了異常處理經(jīng)過及異常產(chǎn)生的原因，為國內(nèi)相似異常及事故處理提供經(jīng)驗與參考。

2 相關(guān)原理

消弧線圈的主要作用是在電網(wǎng)發(fā)生單相接地時產(chǎn)生電感電流以補償電網(wǎng)電容電流，使故障點殘流變小，達到自行熄弧、消除故障的目的。消弧線圈的使用，對抑制穩(wěn)定電弧過電壓，消除電磁式壓變飽和引起的鐵磁諧振過電壓，降低線路故障跳閘率方面起到明顯效果。

消弧線圈控制器主要用于測量并計算系統(tǒng)電容電流，控制有載開關(guān)實現(xiàn)消弧線圈自動跟蹤補償，對殘流進行有效控制。

3 事件概述

3.1 事件經(jīng)過

2020年1月17日，按計劃停役35kVⅡ段母線，在拉開S線開關(guān)后，某變電站報35kV I、Ⅱ段母線接地，隨后運檢人員立即開始事故及異常處理，在拉開35kVI-Ⅱ段母分后，35kVⅡ段母線接地異常恢復，35kVI段母線仍報母線接地，隨后調(diào)度試拉35kVI段母線上A線后，異常消失。

1月20日，某變電站報35kV I、Ⅱ段母線接地，母線保護TV斷線，＃1接地變消弧線圈告警，35kV I、Ⅱ段母線電壓A相25.26kV，B相26.38kV，C相14.24kV，3U0為35.65V。隨后調(diào)度試拉35kVI-Ⅱ段母分后以上異常消失，試合35kVI-Ⅱ段母分后以上異常再次出現(xiàn)。隨后將35kV＃1接地變停役后以上異常消失。

3.2 設(shè)備臺賬信息

消弧線圈控制器為北京電力設(shè)備總廠有限公司生產(chǎn)的JDK-9系列智能消弧接地補償裝置，型號為XDZJ-1100/35/6.6-50A，出廠日期:2016年8月1日，投運日期:2017年3月3日；交流真空接觸型號為浙江振光真空電氣有限公司的CKJ5-125，額定電壓交流1140V AC，額定電流:125A，出廠日期:2016年8月1日，投運日期:2017年3月3日。

4 詳細處置情況及分析

1月17日，調(diào)度試拉35kVI段母線上A線后，接地異常消失后，安排輸電運檢中心及變電運檢中心分別開展線路巡線與站內(nèi)間隔設(shè)備排查，但未找到接地點，當日晚上安排電纜班進行出線電纜絕緣檢測，檢測數(shù)據(jù)達標。

35kVⅡ段母線停役時，由于＃1接地變消弧線圈真空接觸器已經(jīng)故障、＃2接地變停役，35kVI-Ⅱ段系統(tǒng)處于欠補償狀態(tài)，容性電流大于感性電流。當拉開電纜出線S線開關(guān)后，容性電流減少，系統(tǒng)處于諧振點附近，因此報母線接地信號。隨后當拉開35kVI-Ⅱ段母分后，35kVI段母線仍處于諧振點附近，且真空接觸器已損壞無法投入阻尼電阻。在拉開A線后，容性電流減少，35kVI段母線離開諧振點，處于過補償狀態(tài)，因此接地異常消失。

1月20日，再次現(xiàn)場檢查站內(nèi)設(shè)備情況，到＃1消弧線圈控制器查看運行參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)裝置死機，經(jīng)專業(yè)確認帶電重啟。重新啟動控制器后，控制器自動開始降檔操作，監(jiān)控后臺開始報接地故障:35kV I、Ⅱ段母線接地，母線保護TV斷線，＃1接地變消弧線圈告警。隨后調(diào)度試拉35kVI-Ⅱ段母分后以上接地相關(guān)異常消失。若按照正常35kV不接地系統(tǒng)單相接地時，試拉35kVI-Ⅱ母分后，應保持35kVI或35kVⅡ段母線繼續(xù)存在接地點，繼續(xù)逐個間隔試拉，查找故障點。

但實際情況為:調(diào)度試拉35kVI-Ⅱ段母分后接地異常消失，此時35kV I段母線欠補償狀態(tài)，35kVⅡ段母線過補償狀態(tài)，再次合上35kVI-Ⅱ母分后接地異常又出現(xiàn)，兩段母線并列運行后處于系統(tǒng)諧振點附近。故現(xiàn)場初步分析判斷為＃1接地變消弧線圈故障引起的虛假接地，隨后調(diào)度拉停＃1接地變后，異常消失。

1月20日，對A線、母分開關(guān)、S線試送后，沒有報母線接地，母線電壓正常。

1月21日，運檢人員前往某變電站現(xiàn)場進行＃1接地變相關(guān)檢查，發(fā)現(xiàn)＃1接地變消弧線圈室內(nèi)真空接觸器QCA線圈接線燒損，線圈上存在銅綠，疑似濕度過高引起，＃2接地變相同位置無銅綠，＃1接地變消弧線圈高壓試驗正常、消弧線圈控制器檢驗正常。

圖1 真空接觸器燒毀情況及銅綠圖

真空接觸器QCA主要負責阻尼電阻的投切工作(防止輸出回路構(gòu)成等幅震蕩引起諧振，在線路中串聯(lián)或并聯(lián)電阻來消耗掉一部分能引起震蕩的能量，此電阻為阻尼電阻)。本所消弧線圈裝置采用大功率耐高壓特制的無感阻尼電阻，在系統(tǒng)正常運行時并接于消弧線圈二次線圈回路，用來限制串聯(lián)諧振過電壓，使諧振點位移電壓小于15%相電壓。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，無源控制雙向可控硅快速將阻尼斷開，使殘流小于10A(一般小于5A)，防止發(fā)生間隙性電弧及燒壞阻尼電阻。

本套消弧線圈裝置在電壓不平衡即位移電壓達到定值時，首先會進行諧振點查找，若真空接觸器QCA燒毀，阻尼電阻無法投切到位將引起諧振，致使3U0升高報母線接地信號。由于＃2接地變因缺陷停役，故更換＃2接地變同型號真空接觸器QCA至＃1接地變，并進行保護校驗后，系統(tǒng)功能恢復正常。

5 原因分析

浙江振光真空電氣有限公司生產(chǎn)的CKJ5-125型真空接觸器，由于結(jié)構(gòu)原因，長期需要大電流通過以保證真空接觸器吸合。隨著使用時間的增長，導致真空接觸器被燒損?，F(xiàn)廠家已不再使用此品牌型號真空接觸器，后續(xù)更換備品也將使用新的品牌型號真空接觸器。

當電網(wǎng)正常運行時，由于三相對地電容不完全相等，將存在一個很小的中性點不平衡電壓，消弧線圈自動調(diào)諧裝置是通過裝在中性點的電壓互感器二次側(cè)定值來判斷是否發(fā)生單相接地的。正常運行時，真空接觸器的主觸點閉合，阻尼電阻投入防止串聯(lián)諧振。由于真空接觸器燒壞致使真空接觸器的主觸點無法閉合，形成開路，阻尼電阻無法正常投入運行，會導致消弧線圈系統(tǒng)失去阻尼限壓回路，此時由于系統(tǒng)感抗值與容抗值接近，當系統(tǒng)電壓波動、不平衡或者消弧線圈檔位調(diào)節(jié)時就極易使系統(tǒng)發(fā)生諧振過電壓。

因此采用預調(diào)工作方式的消弧線圈要在中性點增加阻尼電阻。而阻尼電阻RA的保護投退由真空接觸器RCA控制，當中性點電壓大于觸發(fā)電壓時，迅速將阻尼電阻斷開，系統(tǒng)電壓恢復正常達到返回值時，阻尼電阻投入。

6 總結(jié)

首次母線接地告警是由于35kV系統(tǒng)＃2接地變停役，＃1接地變消弧線圈控制器死機，系統(tǒng)長期處于欠補償狀態(tài)，當拉開一條線路間隔后，容性電流減少達到諧振點后引起母線接地告警。

第二次母線接地告警是由于＃1消弧線圈控制器重啟后，自動調(diào)檔尋找諧振點，此時由于＃2接地變停役，消弧線圈調(diào)整過補償?shù)娜蝿?wù)僅由＃1接地變進行，而＃1接地變消弧線圈真空接觸器燒毀，消弧線圈控制器尋找諧振點進行調(diào)檔時，阻尼電阻未投入，引起串聯(lián)諧振告警，中性點不平衡電壓升高，3U0升高為35.65V，報母線接地。拉開35kVI-Ⅱ段母分諧振狀態(tài)被破壞因此接地現(xiàn)象消失，試合后又出現(xiàn)接地。