摘 要：在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，輸電線路與大地之間存在著電容電流，而輸電線路對(duì)地的電壓以及電容影響電容電流的大小。隨著供電系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，線路對(duì)地電容電流也將增加，特別是電纜線路增加對(duì)于線路對(duì)地電容電流的增大影響較大。如果線路對(duì)地電容電流超出國家相關(guān)規(guī)范值較多，且沒有采取有效的控制措施，一旦線路出現(xiàn)單相接地故障，受對(duì)地電容電流的影響，則電弧不易熄滅，容易產(chǎn)生弧光接地過電壓，可能危及整個(gè)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行?，F(xiàn)以勝利110 kV變電站為例，對(duì)于35 kV供電系統(tǒng)對(duì)地電容電流超標(biāo)的危害及采取的治理措施進(jìn)行探討研究，可為其他變電站解決此類問題提供參考。

關(guān)鍵詞：勝利110 kV變電站;電容電流;超標(biāo);治理措施

1??? 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行情況分析

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有多種，例如中性點(diǎn)不接地、經(jīng)電抗接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地或直接接地等[1]。我國電力系統(tǒng)中，目前采用中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地的方式較為常見，本文重點(diǎn)對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析。

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地的電壓是對(duì)稱的，各相線路對(duì)地電容相等，如圖1（a）所示，故各相對(duì)地電容電流也相等。各相電流等于負(fù)荷電流及對(duì)地電容電流之和，相量關(guān)系如圖1（b）和圖1（c）所示。以A相為例，有：

iA=ifhA+iCA

式中：iA為A相電流;ifhA為A相負(fù)荷電流;iCA為A相對(duì)地電容電流。

各相對(duì)地電容電流的數(shù)值相等，相位相差120°，它們的相量和等于零，如圖1（b）所示，地中沒有電容電流通過，中性點(diǎn)對(duì)地電位與地電位一致，此時(shí)中性點(diǎn)是否接地對(duì)各相對(duì)地電壓沒有任何影響。

當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的任意一相發(fā)生接地時(shí)[2]，接地相的對(duì)地電壓為零，如圖2（a）所示，三相對(duì)地電流基本不變，但此時(shí)中性點(diǎn)電位不再是零了，未接地相的對(duì)地電壓將升高到線電壓，各相間的電壓大小和相位沒有變化，如圖2（b）所示，電壓的對(duì)稱性沒有變化，這樣三相系統(tǒng)發(fā)生單相接地后可以繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，但最長不得超過2 h。同時(shí)也可得知單相接地時(shí)，通過接地點(diǎn)的電容電流相比于未接地時(shí)增大了兩倍，并且極有可能在接地點(diǎn)引起弧光接地，周期性地熄滅和重新發(fā)生電弧?；」饨拥氐某掷m(xù)間歇性可能會(huì)引起線路的諧振現(xiàn)象，產(chǎn)生過電壓，使故障進(jìn)一步擴(kuò)大，造成電氣設(shè)備損壞或線路發(fā)生相間短路故障。

2??? 勝利110 kV變電站35 kV系統(tǒng)故障分析

2021年5月，勝利110 kV變電站2回35 kV線路同時(shí)故障跳閘，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)一回35 kV線路B相避雷器擊穿，另一回線路全線檢查未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，如表1所示。

從綜保裝置跳閘類型及跳閘時(shí)間可以看出，2回線路同時(shí)跳閘，故障類型為速斷動(dòng)作。從故障數(shù)據(jù)來看，勝利110 kV變電站35 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，線路單相接地故障電流的大小不足以引起保護(hù)裝置速斷動(dòng)作。所以初步推斷導(dǎo)致2回線路同時(shí)跳閘的原因?yàn)?51線路的A相和354線路的B相發(fā)生接地短路，從而引起2回線路保護(hù)裝置同時(shí)動(dòng)作，具體故障過程如下：

1#故障線路A相存在缺陷，在運(yùn)行過程中發(fā)生了A相對(duì)地放電，引發(fā)弧光接地，弧光接地的持續(xù)間歇性電弧引發(fā)系統(tǒng)諧振產(chǎn)生過電壓，2#故障線路B相避雷器因無法長時(shí)間承受過電壓而對(duì)地?fù)舸?5 kV系統(tǒng)形成1#線路A相、2#線路B相接地短路，導(dǎo)致1#線路、2#線路速斷保護(hù)動(dòng)作，2回線路同時(shí)跳閘。電纜線路對(duì)地電容電流經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：

Ic=[（95+1.44S）/（2 200+0.23S）]UnL??????????? （1）

式中：Ic為線路對(duì)地電容電流（A）;S為電纜導(dǎo)線截面積（mm2）;Un為額定線電壓（kV）;L為線路長度（km）。

電纜導(dǎo)線截面積為185 mm2，電壓等級(jí)為35 kV，電纜長度為10.2 km。根據(jù)公式（1），可知該電纜對(duì)地電容電流為：

Ic=[（95+1.44×185）/（2 200+0.23×185）]×35×10.2

=（361.4/2 242.55）×357≈57.53 A

由經(jīng)驗(yàn)公式（1）初步估算得出，在忽略該線路架空線路對(duì)地電容電流的前提下，僅10.2 km地埋電纜對(duì)地電容電流就高達(dá)57.53 A，是相關(guān)規(guī)范規(guī)定的10 A的5倍多。這只是計(jì)算了勝利110 kV變電站其中一回包含地埋電纜的線路，如果將其他2回35 kV架空線路對(duì)地電容電流也計(jì)算在內(nèi)，35 kV系統(tǒng)對(duì)地電容電流將達(dá)到60 A左右。從上述估算數(shù)據(jù)可以得出，勝利110 kV變電站35 kV系統(tǒng)對(duì)地電容電流超標(biāo)嚴(yán)重。其線路故障時(shí)產(chǎn)生的避雷器對(duì)地?fù)舸?回線路同時(shí)速斷跳閘的故障現(xiàn)象完全符合系統(tǒng)間歇性接地時(shí)產(chǎn)生弧光接地過電壓的故障現(xiàn)象。

3??? 35 kV系統(tǒng)對(duì)地電容電流超標(biāo)整改措施

根據(jù)上述分析結(jié)果及勝利110 kV變電站的實(shí)際情況，35 kV系統(tǒng)需采用中性點(diǎn)諧振接地方式，即消弧線圈接地方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)對(duì)地電容電流的補(bǔ)償，也可以在Ⅰ段母線上增加消弧線圈。方案如圖3和圖4所示。

除增加消弧線圈外，為方便變電站運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)35 kV線路接地故障，需在35 kV側(cè)增加小電流接地報(bào)警裝置，實(shí)現(xiàn)接地報(bào)警。但現(xiàn)有35 kV系統(tǒng)各出線處均為硬母線，無零序互感器，且母線排增加零序互感器較為困難，不具備增加小電流選線裝置的條件。鑒于目前35 kV系統(tǒng)僅有3回出線，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，故在3回35 kV饋線出口處增加架空線路暫態(tài)錄波故障指示器，將信號(hào)上傳至變電站主控室，并配置監(jiān)控后臺(tái)，通過此方式實(shí)現(xiàn)故障線路報(bào)警功能，增加運(yùn)行人員判斷35 kV線路接地故障的技術(shù)手段，為線路接地后運(yùn)行人員采取合理、科學(xué)的故障控制措施提供可靠的技術(shù)保障。

4??? 結(jié)語

綜上所述，在電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式下，系統(tǒng)對(duì)地電容電流的大小對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響是固有的。如果系統(tǒng)對(duì)地電容電流超標(biāo)嚴(yán)重，還不采取有效的補(bǔ)償和故障報(bào)警措施，將出現(xiàn)系統(tǒng)諧振燒損PT、線路接地?zé)龘p供用電設(shè)備等情況。因此，在供電線路參數(shù)發(fā)生較大變化時(shí)，特別是有電纜供電線路接入時(shí)，要從系統(tǒng)的全局考慮參數(shù)的變化給系統(tǒng)帶來的影響以及采取何種措施來消除影響。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 龐元俊，葉予光.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式運(yùn)行分析[J].煤炭工程，2003（11）：13-14.

[2] 殷翔.小接地電流系統(tǒng)中電容電流測(cè)量的研究[J].大科技·科技天地，2011（8）：336-337.

收稿日期：2021-07-06

作者簡介：邢拴龍（1984—），男，內(nèi)蒙古包頭人，工程師，研究方向：供配電系統(tǒng)。