火電廠電氣設備接地故障檢修方法研究

閆文浩

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責任公司，浙江寧波 315700）

0 引言

目前，火電廠的電氣設備檢修的次數(shù)越來越多，其主要原因是電氣設備使用周期較長，當接近使用最長年限時，設備損壞次數(shù)增加，并且時常出現(xiàn)人工失誤導致電氣設備接地故障的情況，從而造成設備短路，不能正常工作。為加強對電氣設備的管理[1]，需要研究火電廠電氣設備接地故障的檢修方法。

形成接地故障的大多數(shù)故障情況是單相接地故障，在單相接地故障下，電氣設備依舊會保持一段短時間的供電，能夠保持1～2 h，系統(tǒng)運行相對穩(wěn)定，電網(wǎng)線電壓仍保持對稱，在該時間段內，應該盡快找到并排除故障的線路，否則長時間地處于單相接地故障狀態(tài)下，會造成更多的線路發(fā)生故障，從而導致電氣設備發(fā)生短路、損壞，甚至會造成火災。因此，需要對電氣設備進行定期檢查[2]。為此利用MOA 限制過電壓，完成電氣設備接地故障處理，設計了新型的接地故障檢修方法。

1 火電廠電氣設備接地故障檢修方法設計

1.1 收集線路桿塔參數(shù)

為實現(xiàn)火電廠電氣設備接地故障檢修，首先收集線路桿塔的參數(shù)，該參數(shù)可以通過不同導線的型號分析接地故障的過電壓對電氣設備的影響程度，確定過電壓的最大值。

考慮到不同型號的導線承受的過電壓的最大值不同，其中LGJ-400/35 與LGJ-400/50 型號的導線，兩者承受的過電壓數(shù)值較小，為1.532，LGJ-500/45 型號的導線[3]，其過電壓承受的數(shù)值較大，能夠承受1.539 水平的過電壓，因此，在選用導線型號時，應選擇LGJ-500/45 的導線。

1.2 構建雙端系統(tǒng)輸電模型

根據(jù)不同的導線型號對應的過電壓數(shù)據(jù)，構建雙端系統(tǒng)輸電模型。在該模型下，能夠實行雙端線路的輸電工作，由兩端接入口輸電，從而達到減緩過電壓損害的目的[4]。

綜合上述分析，采用輸電線路長600 km，通過鋼芯鋁絞線8xLGJ-500/45 型號的導線對其進行構建，采用貓頭塔塔形，導線參數(shù)見表1。

表1 導線參數(shù)

對導線所承受的電壓與電流進行設置，當人工操作時電壓殘壓達到峰值，產(chǎn)生1 kA 電流，電壓峰值為1489 kV，雷電沖擊的殘壓峰值達到1642 kV，將其輸入模型體系，從而完成雙端系統(tǒng)輸電模型的構建，根據(jù)模型界定過電壓極大時的電源阻抗范圍[5]。

1.3 界定過電壓極大時電源阻抗范圍

在完成雙單系統(tǒng)輸電模型后，根據(jù)該模型可以對接地故障，電氣設備內部產(chǎn)生極大的過電壓時，界定電源阻抗的范圍。目前，通過在高壓電網(wǎng)的基礎上設置高壓線路輸電是普遍方式，因此在阻抗范圍界定時，需要綜合考慮高壓電網(wǎng)的等效情況等，通常等效高壓系統(tǒng)電源的正序阻抗為X1，變化范圍30～160 Ω[6]。

在火電廠電氣設備檢修時，需要對導線的線路設置20 個接地點，每個接地點之間的距離相等，以此判定線路各個部位的電壓值，根據(jù)電壓值的變化，能夠找到接地故障發(fā)生的位置，從而得到應檢修哪一條導線的結論。保持電源不變，則電源內部的阻抗也不變，當改變電源的阻抗時，電源內部的阻抗值需要根據(jù)上述模型進行計算，可以得出對應的阻抗范圍（表2）。

如表2 所示，根據(jù)雙端系統(tǒng)輸電模型界定出不同電源下，經(jīng)歷過電壓時的電壓阻抗一般在1.523～1.736 Ω[7]。

表2 不同電源下接地故障過電壓阻抗范圍計算結果

1.4 利用MOA 限制過電壓

確定電源正序阻抗后，根據(jù)導線內部的過電壓，利用MOA 限制過電壓。

在故障線路的位置設置多組MOA，第一組設置在線路兩端，第二組設置在線路1/3、2/3 處，第三組設置在線路的1/4、2/4、3/4 以及末尾處，根據(jù)MOA 的不同位置，抑制故障線路中的過電壓，限制其增長與流動。

線路中MOA 對應位置的過電壓得到較強的限制，可以減弱線路內部的電壓。但運用MOA 限制過電壓需要在一定的范圍內才能夠起作用[8]，最佳距離保持在80 km 左右，超過80 km對線路中過電壓的限制作用不明顯，同時還會因線路過長而增加成本耗費。MOA 設置在線路中間位置能夠對線路中的過電壓起到最佳的限制作用，從而解決接地故障，使線路中的過電壓變小、直至消失，電氣設備可繼續(xù)正常工作。

2 實驗論證分析

2.1 實驗準備

通過對火電廠電氣設備接地故障檢修方法的設計，使廠內電氣設備恢復了正常工作。相比于以往的故障排除法，本方法過電壓的限制效果更強，檢修速度更快。通過實驗進行論證分析，實驗A組為本文設計的檢修方法，實驗B 組為文獻[3]的基于回路直流電阻測量的輸電線路單相接地故障離線故障定位方法，實驗結果以線路中過電壓的數(shù)值以及檢修時間為標準進行對比分析。

2.2 實驗結論分析

檢測發(fā)生單相接地故障的電氣設備的線路進行過電壓數(shù)值，得到過電壓數(shù)值實驗結果（表3）。

表3 實驗A、B 兩組線路過電壓數(shù)值統(tǒng)計

如表3 所示，B 組的3 個線路中，過電壓的數(shù)值均高于A 組的過電壓數(shù)值，容易造成線路損壞，A 組檢修時間為1.5 h，B 組檢修時間為2 h，兩者相差0.5 h。

通過實驗結果對比，論證本文設計的電氣設備接地故障檢修方法工作效率更高，對過電壓的限制效果更好，能夠保障電氣設備的正常工作。

3 結束語

針對火電廠電氣設備接地故障檢修方法進行研究，通過收集線路桿塔參數(shù)，以數(shù)據(jù)為基礎構建雙端系統(tǒng)輸電模型，能夠更快速地找出接地故障的原因。本文設計具有較強的嚴謹性，能夠直面問題，以新穎的角度作為出發(fā)點切入，從全新的角度審視故障問題，與以往研究不同的是，利用MOA 限制極大的過電壓，能夠對電壓產(chǎn)生有效的限制作用，從而減小接地故障對電氣設備的損壞程度，在檢修方法設計上具有一定的創(chuàng)新性。