论文部分内容阅读
【摘 要】本文主要分析了10kV厂用电不接地系统发生单相接地的故障特征，介绍了小电流接地选线装置的动作原理和特点，以及装置在厂用电系统中的实际应用。
【关键词】不接地系统 单相接地 厂用电系统 接地选线装置
官地电厂厂用电系统电压等级为10kV，共设有七段母线，分为厂内10kV系统和开关站10kV系统，厂内10kV系统由901M～904M及其二次设备组成，其主电源分别取自厂高变21B～24B低压侧。取自官地110kV变电站的#1外来电源通过9001开关连接至901M， #2外来电源通过9002开关连接至904M，分别作为厂内厂用电的备用电源。开关站10kV系统由905M、906M、907M及其二次设备组成，其主电源分别取自902M、904M，取自官地110kV变电站的#3外来电源通过9003开关连接至10kV 907M，作为厂外厂用电的备用电源。小电流接地选线装置共设有三套，其中901M、902M与903M、904M两段母线各共用一套，开关站905M、906M、907M三段母线共用一套。
一、10kV配电网中性点接地方式
配电网系统的中性点接地方式分为大电流接地方式和小电流接地方式，大电流接地方式分为中性点直接接地、经低电阻和低电抗接地；小电流接地方式分为中性点不接地、经消弧线圈和经高电阻接地。电力行业相关标准规定：10kV不直接连接发电机系统，当单相接地故障电容电流不超过20A时，应采用不接地方式，官地电厂厂用电系统即采用此种接地方式。
二、10kV不接地系统单相接地故障特征
正常运行时，10kV母线电压互感器二次侧三相电压对称，开口三角绕组两端电压为零。当发生单相接地故障时，如C相金属性接地，则C相对地电压为零。由于C相对地电容被短接，只有A相和B相对地电容中还存在电流，此时中性点对地电压上升为相电压，非故障相的对地电压升高倍变为线电压，变为线电压。在接地故障相上，零序电流为系统非故障相对地电容电流之和，即=-（+），相位滞后零序电压90°，在非故障相上的零序电流等于该相的对地电容电流，相位超前零序电压90°向量图如图1所示：
图1 C相金属性接地故障向量图
单相接地故障电流一般较小，且三相之间的线电压基本保持对称，发生接地故障对母线负荷供电没有太大影响，一般情况下可允许继续运行1～2小时。但是，在单相接地发生后，由于非故障相为线电压，长期运行可能会产生间歇性弧光过电压，弧光放电可能导致绝缘损坏，进而发展为两相或多相接地短路故障，造成厂用电系统停电事故。
三、小电流系统接地选线装置的应用
官地电厂目前采用的是WXJ196B型微机小电流系统接地选线装置，该装置适用于中性点不接地系统、中性点经电阻接地系统及中性点经消弧线圈接地系统的接地线路。
（一）装置功能特点
WXJ196B型装置采用进口精简指令集（RISC）单片微控制器系列CPU，集数据采集、运算、逻辑判断、控制输出等功能。选线精度高，自带“看门狗”电路，抗干扰、自检及自恢复能力强。可以迅速准确地判别母线或出线接地，给出告警信号并显示、保存有关信息。装置自带记忆功能，可存储30次最近发生的故障信息，掉电后数据不丢失。配置通信接口把各种故障信息传送至有关部门，为现场运行人员及时发现设备故障提供了方便。
（二）装置原理介绍
装置实时检测各段母线的PT开口三角电压和所带出线的零序电流，经滤波和抗干扰回路将零序电压、电流量输入至微控制器单元进行采样运算。当检测到某段母线零序电压值大于设置的故障启动电压值时，装置自动选择出线零序电流中三个最大值与其他出线电流值进行大小和相位比较，运用多重判断、突变筛选等算法判断分析该母线零序电流与每条出线零序电流之间以及所有出线零序电流之间的大小和相位关系，当零序电流超前零序电压90°时，选线为母线；当零序电压超前零序电流90°时，选线为出线。
装置最后通过RS485通讯总线做为人机接口，自动记忆母线和出线的接地信息，并启动告警继电器，点亮面板相应指示灯，显示接地告警信息。其原理示意图如图2所示：
图2 小电流接地选线装置原理示意图
（三）应用实例
2013年6月13日，官地电厂计算机监控系统上报“二副厂房904M母线接地告警动作”信号，运行人员现场检查904M负荷运行情况，检查发现小电流接地选线装置上“Ⅱ段母线”指示灯点亮，液晶屏显示“母线接地：2000（母线线号）”信号，904M A相电压：10.2kV、B相电压0kV、C相电压10.3kV，报警信号无法复归。故障前904M运行方式为#2外来电源9002开关通过110kV变电站10kV ⅠM官左线952开关供电，厂高变低压侧进线924开关及母线联络90304开关在断开位置。接线示意图如图3所示：
图3 厂用10kV系统接线示意图
询问官地110kV变电站得知官左线952分支线路被山体边坡滚石砸破导致线路B相金属性接地，电厂运行人员立即对904M进行电源倒闸操作，成功的避免了一起可能演变为线路多点接地故障，导致厂用904M故障跳闸失电的事故。
四、结语
统计官地电厂2013年2月至10月期间小电流接地选线装置的动作情况，其中厂内10kV系统动作5次，开关站10kV系统动作9次，其中单相瞬时接地故障8起，单相非金属接地故障5起，单相金属性接地故障1起。故障的原因均为外来10kV电源系统发生接地所致，厂用10kV系统运行稳定可靠，未发生接地故障。10kV厂用电系统长期投运，发生接地故障的机率仍然较大，因此运行维护人员应加强对小电流接地选线装置的定期巡视，发现接地故障及时检查处理，并能安排在10kV母线检修期间对装置进行回路检查和校验，确保装置动作可靠。
参考文献：
[1]WXJ196B型微机小电流系统接地选线装置说明书[M] 太原：太原合创自动化有限公司.
[2]陈化钢，张开贤，程玉兰.电力设备异常运行及事故处理[M]北京：中国水利电力出版社.1998
[3]刘磊.小接地电流系统单相接地故障分析查找方法及选线装置的应用[J].科协论坛.2011（11）.
[4]中华人民共和国电力行业标准. 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（ DL /T620-1997）[S].
【关键词】不接地系统 单相接地 厂用电系统 接地选线装置
官地电厂厂用电系统电压等级为10kV，共设有七段母线，分为厂内10kV系统和开关站10kV系统，厂内10kV系统由901M～904M及其二次设备组成，其主电源分别取自厂高变21B～24B低压侧。取自官地110kV变电站的#1外来电源通过9001开关连接至901M， #2外来电源通过9002开关连接至904M，分别作为厂内厂用电的备用电源。开关站10kV系统由905M、906M、907M及其二次设备组成，其主电源分别取自902M、904M，取自官地110kV变电站的#3外来电源通过9003开关连接至10kV 907M，作为厂外厂用电的备用电源。小电流接地选线装置共设有三套，其中901M、902M与903M、904M两段母线各共用一套，开关站905M、906M、907M三段母线共用一套。
一、10kV配电网中性点接地方式
配电网系统的中性点接地方式分为大电流接地方式和小电流接地方式，大电流接地方式分为中性点直接接地、经低电阻和低电抗接地；小电流接地方式分为中性点不接地、经消弧线圈和经高电阻接地。电力行业相关标准规定：10kV不直接连接发电机系统，当单相接地故障电容电流不超过20A时，应采用不接地方式，官地电厂厂用电系统即采用此种接地方式。
二、10kV不接地系统单相接地故障特征
正常运行时，10kV母线电压互感器二次侧三相电压对称，开口三角绕组两端电压为零。当发生单相接地故障时，如C相金属性接地，则C相对地电压为零。由于C相对地电容被短接，只有A相和B相对地电容中还存在电流，此时中性点对地电压上升为相电压，非故障相的对地电压升高倍变为线电压，变为线电压。在接地故障相上，零序电流为系统非故障相对地电容电流之和，即=-（+），相位滞后零序电压90°，在非故障相上的零序电流等于该相的对地电容电流，相位超前零序电压90°向量图如图1所示：
图1 C相金属性接地故障向量图
单相接地故障电流一般较小，且三相之间的线电压基本保持对称，发生接地故障对母线负荷供电没有太大影响，一般情况下可允许继续运行1～2小时。但是，在单相接地发生后，由于非故障相为线电压，长期运行可能会产生间歇性弧光过电压，弧光放电可能导致绝缘损坏，进而发展为两相或多相接地短路故障，造成厂用电系统停电事故。
三、小电流系统接地选线装置的应用
官地电厂目前采用的是WXJ196B型微机小电流系统接地选线装置，该装置适用于中性点不接地系统、中性点经电阻接地系统及中性点经消弧线圈接地系统的接地线路。
（一）装置功能特点
WXJ196B型装置采用进口精简指令集（RISC）单片微控制器系列CPU，集数据采集、运算、逻辑判断、控制输出等功能。选线精度高，自带“看门狗”电路，抗干扰、自检及自恢复能力强。可以迅速准确地判别母线或出线接地，给出告警信号并显示、保存有关信息。装置自带记忆功能，可存储30次最近发生的故障信息，掉电后数据不丢失。配置通信接口把各种故障信息传送至有关部门，为现场运行人员及时发现设备故障提供了方便。
（二）装置原理介绍
装置实时检测各段母线的PT开口三角电压和所带出线的零序电流，经滤波和抗干扰回路将零序电压、电流量输入至微控制器单元进行采样运算。当检测到某段母线零序电压值大于设置的故障启动电压值时，装置自动选择出线零序电流中三个最大值与其他出线电流值进行大小和相位比较，运用多重判断、突变筛选等算法判断分析该母线零序电流与每条出线零序电流之间以及所有出线零序电流之间的大小和相位关系，当零序电流超前零序电压90°时，选线为母线；当零序电压超前零序电流90°时，选线为出线。
装置最后通过RS485通讯总线做为人机接口，自动记忆母线和出线的接地信息，并启动告警继电器，点亮面板相应指示灯，显示接地告警信息。其原理示意图如图2所示：
图2 小电流接地选线装置原理示意图
（三）应用实例
2013年6月13日，官地电厂计算机监控系统上报“二副厂房904M母线接地告警动作”信号，运行人员现场检查904M负荷运行情况，检查发现小电流接地选线装置上“Ⅱ段母线”指示灯点亮，液晶屏显示“母线接地：2000（母线线号）”信号，904M A相电压：10.2kV、B相电压0kV、C相电压10.3kV，报警信号无法复归。故障前904M运行方式为#2外来电源9002开关通过110kV变电站10kV ⅠM官左线952开关供电，厂高变低压侧进线924开关及母线联络90304开关在断开位置。接线示意图如图3所示：
图3 厂用10kV系统接线示意图
询问官地110kV变电站得知官左线952分支线路被山体边坡滚石砸破导致线路B相金属性接地，电厂运行人员立即对904M进行电源倒闸操作，成功的避免了一起可能演变为线路多点接地故障，导致厂用904M故障跳闸失电的事故。
四、结语
统计官地电厂2013年2月至10月期间小电流接地选线装置的动作情况，其中厂内10kV系统动作5次，开关站10kV系统动作9次，其中单相瞬时接地故障8起，单相非金属接地故障5起，单相金属性接地故障1起。故障的原因均为外来10kV电源系统发生接地所致，厂用10kV系统运行稳定可靠，未发生接地故障。10kV厂用电系统长期投运，发生接地故障的机率仍然较大，因此运行维护人员应加强对小电流接地选线装置的定期巡视，发现接地故障及时检查处理，并能安排在10kV母线检修期间对装置进行回路检查和校验，确保装置动作可靠。
参考文献：
[1]WXJ196B型微机小电流系统接地选线装置说明书[M] 太原：太原合创自动化有限公司.
[2]陈化钢，张开贤，程玉兰.电力设备异常运行及事故处理[M]北京：中国水利电力出版社.1998
[3]刘磊.小接地电流系统单相接地故障分析查找方法及选线装置的应用[J].科协论坛.2011（11）.
[4]中华人民共和国电力行业标准. 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（ DL /T620-1997）[S].