【摘 要】本文主要分析了10kV廠用電不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地的故障特征，介紹了小電流接地選線裝置的動(dòng)作原理和特點(diǎn)，以及裝置在廠用電系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】不接地系統(tǒng) 單相接地 廠用電系統(tǒng) 接地選線裝置

官地電廠廠用電系統(tǒng)電壓等級(jí)為10kV，共設(shè)有七段母線，分為廠內(nèi)10kV系統(tǒng)和開關(guān)站10kV系統(tǒng)，廠內(nèi)10kV系統(tǒng)由901M～904M及其二次設(shè)備組成，其主電源分別取自廠高變21B～24B低壓側(cè)。取自官地110kV變電站的#1外來電源通過9001開關(guān)連接至901M， #2外來電源通過9002開關(guān)連接至904M，分別作為廠內(nèi)廠用電的備用電源。開關(guān)站10kV系統(tǒng)由905M、906M、907M及其二次設(shè)備組成，其主電源分別取自902M、904M，取自官地110kV變電站的#3外來電源通過9003開關(guān)連接至10kV 907M，作為廠外廠用電的備用電源。小電流接地選線裝置共設(shè)有三套，其中901M、902M與903M、904M兩段母線各共用一套，開關(guān)站905M、906M、907M三段母線共用一套。

一、10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式

配電網(wǎng)系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式分為大電流接地方式和小電流接地方式，大電流接地方式分為中性點(diǎn)直接接地、經(jīng)低電阻和低電抗接地；小電流接地方式分為中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈和經(jīng)高電阻接地。電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：10kV不直接連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電容電流不超過20A時(shí)，應(yīng)采用不接地方式，官地電廠廠用電系統(tǒng)即采用此種接地方式。

二、10kV不接地系統(tǒng)單相接地故障特征

正常運(yùn)行時(shí)，10kV母線電壓互感器二次側(cè)三相電壓對稱，開口三角繞組兩端電壓為零。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，如C相金屬性接地，則C相對地電壓為零。由于C相對地電容被短接，只有A相和B相對地電容中還存在電流，此時(shí)中性點(diǎn)對地電壓上升為相電壓，非故障相的對地電壓升高倍變?yōu)榫€電壓，變?yōu)榫€電壓。在接地故障相上，零序電流為系統(tǒng)非故障相對地電容電流之和，即=-（+），相位滯后零序電壓90°，在非故障相上的零序電流等于該相的對地電容電流，相位超前零序電壓90°向量圖如圖1所示：

圖1 C相金屬性接地故障向量圖

單相接地故障電流一般較小，且三相之間的線電壓基本保持對稱，發(fā)生接地故障對母線負(fù)荷供電沒有太大影響，一般情況下可允許繼續(xù)運(yùn)行1～2小時(shí)。但是，在單相接地發(fā)生后，由于非故障相為線電壓，長期運(yùn)行可能會(huì)產(chǎn)生間歇性弧光過電壓，弧光放電可能導(dǎo)致絕緣損壞，進(jìn)而發(fā)展為兩相或多相接地短路故障，造成廠用電系統(tǒng)停電事故。

三、小電流系統(tǒng)接地選線裝置的應(yīng)用

官地電廠目前采用的是WXJ196B型微機(jī)小電流系統(tǒng)接地選線裝置，該裝置適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)及中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的接地線路。

（一）裝置功能特點(diǎn)

WXJ196B型裝置采用進(jìn)口精簡指令集（RISC）單片微控制器系列CPU，集數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、邏輯判斷、控制輸出等功能。選線精度高，自帶“看門狗”電路，抗干擾、自檢及自恢復(fù)能力強(qiáng)?？梢匝杆贉?zhǔn)確地判別母線或出線接地，給出告警信號(hào)并顯示、保存有關(guān)信息。裝置自帶記憶功能，可存儲(chǔ)30次最近發(fā)生的故障信息，掉電后數(shù)據(jù)不丟失。配置通信接口把各種故障信息傳送至有關(guān)部門，為現(xiàn)場運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障提供了方便。

（二）裝置原理介紹

裝置實(shí)時(shí)檢測各段母線的PT開口三角電壓和所帶出線的零序電流，經(jīng)濾波和抗干擾回路將零序電壓、電流量輸入至微控制器單元進(jìn)行采樣運(yùn)算。當(dāng)檢測到某段母線零序電壓值大于設(shè)置的故障啟動(dòng)電壓值時(shí)，裝置自動(dòng)選擇出線零序電流中三個(gè)最大值與其他出線電流值進(jìn)行大小和相位比較，運(yùn)用多重判斷、突變篩選等算法判斷分析該母線零序電流與每條出線零序電流之間以及所有出線零序電流之間的大小和相位關(guān)系，當(dāng)零序電流超前零序電壓90°時(shí)，選線為母線；當(dāng)零序電壓超前零序電流90°時(shí)，選線為出線。

裝置最后通過RS485通訊總線做為人機(jī)接口，自動(dòng)記憶母線和出線的接地信息，并啟動(dòng)告警繼電器，點(diǎn)亮面板相應(yīng)指示燈，顯示接地告警信息。其原理示意圖如圖2所示：

圖2 小電流接地選線裝置原理示意圖

（三）應(yīng)用實(shí)例

2013年6月13日，官地電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上報(bào)“二副廠房904M母線接地告警動(dòng)作”信號(hào)，運(yùn)行人員現(xiàn)場檢查904M負(fù)荷運(yùn)行情況，檢查發(fā)現(xiàn)小電流接地選線裝置上“Ⅱ段母線”指示燈點(diǎn)亮，液晶屏顯示“母線接地：2000（母線線號(hào)）”信號(hào)，904M A相電壓：10.2kV、B相電壓0kV、C相電壓10.3kV，報(bào)警信號(hào)無法復(fù)歸。故障前904M運(yùn)行方式為#2外來電源9002開關(guān)通過110kV變電站10kV ⅠM官左線952開關(guān)供電，廠高變低壓側(cè)進(jìn)線924開關(guān)及母線聯(lián)絡(luò)90304開關(guān)在斷開位置。接線示意圖如圖3所示：

圖3 廠用10kV系統(tǒng)接線示意圖

詢問官地110kV變電站得知官左線952分支線路被山體邊坡滾石砸破導(dǎo)致線路B相金屬性接地，電廠運(yùn)行人員立即對904M進(jìn)行電源倒閘操作，成功的避免了一起可能演變?yōu)榫€路多點(diǎn)接地故障，導(dǎo)致廠用904M故障跳閘失電的事故。

四、結(jié)語

統(tǒng)計(jì)官地電廠2013年2月至10月期間小電流接地選線裝置的動(dòng)作情況，其中廠內(nèi)10kV系統(tǒng)動(dòng)作5次，開關(guān)站10kV系統(tǒng)動(dòng)作9次，其中單相瞬時(shí)接地故障8起，單相非金屬接地故障5起，單相金屬性接地故障1起。故障的原因均為外來10kV電源系統(tǒng)發(fā)生接地所致，廠用10kV系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，未發(fā)生接地故障。10kV廠用電系統(tǒng)長期投運(yùn)，發(fā)生接地故障的機(jī)率仍然較大，因此運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)對小電流接地選線裝置的定期巡視，發(fā)現(xiàn)接地故障及時(shí)檢查處理，并能安排在10kV母線檢修期間對裝置進(jìn)行回路檢查和校驗(yàn)，確保裝置動(dòng)作可靠。

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