殷國(guó)偉

(國(guó)投白銀風(fēng)電有限公司,甘肅白銀 730900)

淺談接地變的參數(shù)優(yōu)化與保護(hù)措施

殷國(guó)偉

(國(guó)投白銀風(fēng)電有限公司,甘肅白銀 730900)

電力系統(tǒng)中,接地故障常常是故障的主要形式,因此,大接地電流系統(tǒng)中的變壓器,一般要求在變壓器上裝設(shè)接地(零序)保護(hù),以作為變壓器本身保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。本文將主要探討接地變的參數(shù)優(yōu)化與保護(hù)措施。

接地變 參數(shù)優(yōu)化 保護(hù)措施

為了抑制弧光接地過(guò)電壓和補(bǔ)償接地電容電流，為監(jiān)測(cè)接地電流提供一個(gè)通道。例如許多電網(wǎng)系統(tǒng)的主變壓器一側(cè)都使用△的接法，在未接入接地變之前是不接地系統(tǒng)，沒有零序監(jiān)測(cè)通道。而接地變壓器實(shí)質(zhì)是一種特殊用途的三相變壓器，它可以為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)引出一個(gè)中性點(diǎn)，提供一個(gè)零序監(jiān)測(cè)通道。當(dāng)主變△側(cè)接入接地變和電阻后就形成了小電流接地系統(tǒng)。

1 接地變壓器的原理與工作特性

接地變壓器的特性是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)有很高的勵(lì)磁阻抗，繞組中只流過(guò)較小的勵(lì)磁電流或因中性點(diǎn)電壓偏移引起的持續(xù)電流

(此值一般較小)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變壓器繞組對(duì)正序、負(fù)序都呈現(xiàn)高阻抗，而對(duì)零序電流則呈低阻抗，這一零序電流經(jīng)過(guò)接地變壓器中性點(diǎn)電阻或消弧線圈起到減小電網(wǎng)的接地電流和抑制過(guò)電壓的發(fā)生。為此，該接地變壓器的結(jié)構(gòu)就必須采用曲折形的繞組聯(lián)結(jié)法；并在中性線處引出中性點(diǎn)套管，以加裝接地電阻。通過(guò)三相平衡負(fù)荷，不考慮漏磁不平衡等因素，它流通的電流僅是本繞組勵(lì)磁電流，中性點(diǎn)無(wú)電流流過(guò)，因而它對(duì)于正序和負(fù)序電流顯示出高阻抗作用。而當(dāng)單相接地時(shí)中性點(diǎn)出現(xiàn)電流，該繞組會(huì)出現(xiàn)極小的阻抗，因?yàn)槊恳昏F心柱上的兩個(gè)繞組反極性串聯(lián)，它們?cè)诿恳昏F心柱上產(chǎn)生的磁通相互抵消，對(duì)接地電流沒有阻抗。所以系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠較靈敏檢測(cè)出故障電流。

2 接地變的參數(shù)優(yōu)化

中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地短路電流很大，稱為大電流接地系統(tǒng)。采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流只有線路和母線對(duì)地的容性電流，電流很小，不影響對(duì)負(fù)荷的正常供電，稱為小電流接地系統(tǒng)。大電流接地系統(tǒng)在系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，其幅值大大低于小電流接地系統(tǒng)，出于經(jīng)濟(jì)性和安全性的考慮，在電壓等級(jí)較高的電網(wǎng)(1l0kV及以上)中，采用中性點(diǎn)直接接地方式，在電壓等級(jí)較低的電網(wǎng)(35kV及以下)中通常采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。

大電流接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)接地方式的安排應(yīng)兼顧電氣設(shè)備的安全和零序保護(hù)的靈敏性要求。即在保證系統(tǒng)安全性的前提下(中性點(diǎn)接地系統(tǒng))，盡量保持變電站零序阻抗基本不變。變電站運(yùn)行監(jiān)視根據(jù)變電站控制方式不同采用的方式也不同。對(duì)于常規(guī)變電站，運(yùn)行人員通過(guò)控制盤表計(jì)、光字牌和信號(hào)燈進(jìn)行監(jiān)視。綜合自動(dòng)化變電站通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)畫面、綜合自動(dòng)化報(bào)警進(jìn)行監(jiān)視。對(duì)無(wú)人值班變電站，則通過(guò)集控站、監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制。綜合自動(dòng)化變電站具有完善的遙控、遙信、遙測(cè)和遙調(diào)功能，既可在變電站通過(guò)后臺(tái)機(jī)監(jiān)控，也可遠(yuǎn)方監(jiān)控中心集中監(jiān)控，使得監(jiān)控自動(dòng)化水平大大提高。

3 接地變的保護(hù)措施

接地裝置的地下部分由水平接地體和垂直接地體組成，水平接地體一般采用4根長(zhǎng)度為5m的40min×4mm扁鋼，垂直接地體采用4～5根長(zhǎng)度為2.5m的50mm×50mm×5mm角鋼，垂直接地體相互問(wèn)的距離應(yīng)在5m左右，水平接地體與垂直接地體焊接在一起[1]。

水平接地體在土壤中埋設(shè)深為0.6～0.8m，垂直接地體則是在水平接地體基礎(chǔ)上打入地里。接地引上線采用40mm×4mm扁鋼，為了檢測(cè)方便和用電安全，用于柱上式安裝的變壓器，引上線連接點(diǎn)應(yīng)設(shè)在變壓器底下的槽鋼位置。變壓器外殼必須良好接地，外殼接地應(yīng)用螺栓擰緊，不可用焊接直接焊牢，以便檢修。

接地體不得靠近煙道等熱源設(shè)施，以免由于土壤干燥，電阻率升高而影響接地效果；接地體不應(yīng)埋在有強(qiáng)烈腐蝕作用的土壤、垃圾堆和灰渣堆中；接地體所在的位置應(yīng)不妨礙有關(guān)設(shè)備的安裝或檢修。

接地體的連接采用搭接焊時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)扁鋼的搭接長(zhǎng)度應(yīng)為其寬度的2倍，四面施焊。(2)圓鋼的搭接長(zhǎng)度應(yīng)為其直徑的6倍，雙面施焊。(3)圓鋼與扁鋼連接時(shí)，其搭接長(zhǎng)度應(yīng)為圓鋼直徑的6倍。

為了限制短路電流并保證系統(tǒng)中零序電流的大小和分布盡量不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響，在發(fā)電廠或變電所中通常只有部分變壓器的中性點(diǎn)接地。對(duì)于分級(jí)絕緣的變壓器，為防止中性點(diǎn)過(guò)電壓，在發(fā)生接地故障時(shí)，應(yīng)先斷開中性點(diǎn)不接地的變壓器，后斷開中性點(diǎn)接地的變壓器。正因如此，僅僅采用零序電流保護(hù)是不能滿足要求的。針對(duì)變壓器中性點(diǎn)是否裝設(shè)了放電間隙，應(yīng)設(shè)置不同的保護(hù)。裝設(shè)了放電間隙的變壓器，當(dāng)其間隙上的電壓超過(guò)動(dòng)作電壓時(shí)迅速放電，形成中性點(diǎn)對(duì)地短路，從而保護(hù)變壓器中性點(diǎn)的絕緣。因放電間隙不能長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)電流，故在放電間隙上裝設(shè)零序電流元件，一旦檢測(cè)到間隙放電后迅速切除變壓器[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)接地短路時(shí)，零序電流的大小和分布與系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置有很大關(guān)系?？紤]變壓器中性點(diǎn)接地的位置和數(shù)目時(shí)，一般應(yīng)使零序電流的分布盡可能保持不變，保證零序保護(hù)有足夠的靈敏度和不使變壓器承受危險(xiǎn)過(guò)電壓。

[1]向昌明,楊宏宇,范立新,喻建.風(fēng)電場(chǎng)接地方式與零序保護(hù)整定計(jì)算[J].江蘇電機(jī)工程,2013,05：23-25.

[2]陳熙平,張偉,馬金濤,曹鋼.注入式定子接地保護(hù)在錦屏二級(jí)水電站的應(yīng)用及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試[J].電工技術(shù),2013,09：73-75.