今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道 摘 要：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，采用故障相接地法的消弧裝置能夠?qū)€(xiàn)路發(fā)生的弧光接地進(jìn)行消弧。但是，故障相接地法的消弧裝置有著嚴(yán)重的技術(shù)缺陷，會(huì)對(duì)安全供電產(chǎn)生嚴(yán)重危害，甚至造成大面積停電，應(yīng)禁止使用。
關(guān)鍵詞：配電；故障；接地；消弧；安全
一直以來(lái)，中性點(diǎn)不接地方式是我國(guó)配電網(wǎng)采用最多的一種接地方式，它投資省、供電可靠性高。但是，當(dāng)該系統(tǒng)中發(fā)生弧光接地時(shí)，由于對(duì)地電容中的能量不能有效釋放，將會(huì)產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓或諧振過(guò)電壓，該電壓的數(shù)值很高，會(huì)對(duì)系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣造成威脅。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)推薦使用消弧線(xiàn)圈對(duì)此故障進(jìn)行消弧，但消弧線(xiàn)圈投資高、占地面積大，而且存在一些性能方面的缺陷，近幾年市場(chǎng)上推出一種采用故障相接地法的消弧裝置，其原理是當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，將故障相接地，強(qiáng)行導(dǎo)致故障相對(duì)地電壓為零，從而實(shí)現(xiàn)消弧，該裝置造價(jià)低、占地面積小，被一些單位接受使用。由于采用故障相接地法的消弧裝置推出時(shí)間較短，對(duì)其技術(shù)本身的缺陷研究較少，一些單位在使用后發(fā)生裝置爆炸、停電等事故，本文通過(guò)對(duì)故障相接地消弧裝置存在的缺陷進(jìn)行技術(shù)分析，說(shuō)明配電網(wǎng)不能使用故障相接地法的消弧裝置。
一 故障相接地法消弧裝置的工作原理
如圖1所示，故障相接地法消弧裝置的工作原理是：當(dāng)某條線(xiàn)路C相發(fā)生單相接地時(shí)，故障相接地法消弧裝置將C相的真空接觸器合上，使C相直接接地，此時(shí)故障相C相對(duì)地電壓為零，如果是弧光接地，由于故障點(diǎn)對(duì)地電壓為零，故障點(diǎn)將不會(huì)再次擊穿從而實(shí)現(xiàn)消弧。但是，如果故障點(diǎn)的絕緣耐受值小于相電壓，且故障為永久性的，當(dāng)該消弧裝置一旦退出，故障點(diǎn)會(huì)繼續(xù)重燃。
圖1
二 故障相接地法消弧裝置的技術(shù)缺陷分析
與消弧線(xiàn)圈相比，采用故障相接地法的消弧裝置具有造價(jià)低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)線(xiàn)路發(fā)生的單相接地也能夠消弧。但是，該技術(shù)的存在嚴(yán)重的技術(shù)缺陷，會(huì)對(duì)安全供電產(chǎn)生嚴(yán)重危害，甚至造成大面積停電，應(yīng)禁止使用。
1 故障相判斷不能做到100%
⑴ 沒(méi)有100%的判相理論支持。
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，由于消弧線(xiàn)圈的長(zhǎng)期應(yīng)用，無(wú)須對(duì)故障相判斷，因而故障相判斷的研究?jī)H限于經(jīng)驗(yàn)歸納。
110kV以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，由于重合閘的要求，故障相判斷研究比較成熟，由于故障接地的復(fù)雜性，也不能做到100%的準(zhǔn)確判斷。
故障相接地消弧裝置判相錯(cuò)誤就會(huì)引起相間短路，故障相接地消弧裝置無(wú)法做到100%的故障相判斷，從而給系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。
⑵ 消弧柜中的高壓熔斷器，正是為防止判相錯(cuò)誤而設(shè)。
故障相接地消弧裝置為防止判相錯(cuò)誤，均設(shè)置高壓熔斷器，來(lái)防止其判相錯(cuò)誤產(chǎn)生的相間短路。
高壓熔斷器最重要的缺陷就是開(kāi)斷大電流的能力較低，這正是制約高壓熔斷器廣泛使用的原因。因此配電系統(tǒng)依然使用斷路器，而不使用熔斷器。
故障相消弧裝置使用高壓熔斷器來(lái)開(kāi)斷因其判相錯(cuò)誤造成的相見(jiàn)短路，顯然是非常不可靠的，一旦高壓熔斷器不能正確開(kāi)斷，電弧在高壓熔斷器熔管中產(chǎn)生大量的熱量，造成高壓熔斷器爆炸。
2 一旦判相錯(cuò)誤將造成相間短路
⑴ 高壓熔斷器正常開(kāi)斷，系統(tǒng)將失去消弧保護(hù)，弧光接地有可能造成事故。
⑵ 高壓熔斷器不能開(kāi)斷，將造成兩方面的嚴(yán)重后果：
A 要么消弧柜中的高壓熔斷器爆炸。
B 要么母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)跳閘，造成母線(xiàn)停電，如化工等對(duì)供電可靠性要求特別高的企業(yè)，等于飲鴆止渴。
3 非總降變電所的開(kāi)閉所、末端變母線(xiàn)段應(yīng)嚴(yán)禁使用消弧柜
非總降變電所任何出線(xiàn)發(fā)生單相接地，開(kāi)閉所、末端變母線(xiàn)上的消弧柜都會(huì)動(dòng)作，造成多點(diǎn)接地，總降變電所無(wú)法判斷那條出線(xiàn)故障，超過(guò)2小時(shí)，總降變電所母線(xiàn)必須停電，造成大面積停電。分析如下：
圖2
如圖2所示，假設(shè)1號(hào)客戶(hù)端母線(xiàn)安裝了故障相接地消弧裝置，當(dāng)2號(hào)客戶(hù)線(xiàn)路發(fā)生單相接地，故障相接地消弧裝置動(dòng)作將故障相接地，就會(huì)有2條線(xiàn)路的故障相接地，供電公司配變變電所就無(wú)法實(shí)施選線(xiàn)，當(dāng)手動(dòng)拉開(kāi)2號(hào)客戶(hù)線(xiàn)路，接地現(xiàn)象不會(huì)消失，拉開(kāi)1號(hào)客戶(hù)線(xiàn)路，接地同樣也不會(huì)消失，按規(guī)程規(guī)定，故障2小時(shí)后，供電公司配變母線(xiàn)必須停電。
如果在多個(gè)客戶(hù)端安裝故障相接地消弧裝置，危害則更大，何一個(gè)消弧柜判相錯(cuò)誤，將造成所有的消弧柜相間短路，后果不堪設(shè)想。
4 有直配高壓電機(jī)的母線(xiàn)段不能使用消弧柜
直配高壓電機(jī)年損壞率1.25/百臺(tái)年。一旦電機(jī)繞組發(fā)生單相接地，消弧裝置動(dòng)作，短接一部分電機(jī)繞組，被短接的這部分電機(jī)繞組切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于故障相接地消弧裝置短接一個(gè)電源，短路電流可達(dá)幾千安乃至幾十千安，燒壞電機(jī)定子槽，電機(jī)報(bào)廢。
5 造成小容量變壓器繞組發(fā)生單相接地時(shí)損壞
如果變壓器繞組發(fā)生單相接地，本來(lái)油浸式變壓器的拉弧可自愈，不會(huì)造成事故，但采用故障相接地法的消弧裝置動(dòng)作后，短接一部分變壓器繞組，被短接的這部分變壓器繞組切割鐵芯中的磁力線(xiàn)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，等于故障相接地消弧裝置短接一部分電源，短路電流也可達(dá)幾千安乃至幾十千安，從而燒壞變壓器絕緣造成事故。特別是小容量的10kV/0.38kV的變壓器，本身只有配備瓦斯保護(hù)，一旦繞組發(fā)生單相接地，采用故障相接地法的消弧裝置動(dòng)作后短接一部分電源，近似于發(fā)生匝間短路，微機(jī)保護(hù)又不會(huì)動(dòng)作，只靠瓦斯保護(hù)動(dòng)作，若動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將會(huì)造成很大的事故。因此，采用故障相接地法的消弧裝置只能用于線(xiàn)路消弧，但是許多輸電線(xiàn)路總是與變壓器或電機(jī)相連接的。
6 退出消弧時(shí)可能引發(fā)PT鐵磁諧振
故障相接地消弧裝置退出消弧時(shí)刻，此刻系統(tǒng)對(duì)地電容儲(chǔ)存的電荷，由于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)只有PT中性點(diǎn)接地，系統(tǒng)對(duì)地電容儲(chǔ)存的電荷只能通過(guò)PT泄放，因而可能引發(fā)PT諧振。
故障相接地消弧裝置退出消弧時(shí)刻，此刻系統(tǒng)對(duì)地電容儲(chǔ)存的電荷，由于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)只有PT中性點(diǎn)接地，系統(tǒng)對(duì)地電容儲(chǔ)存的電荷只能通過(guò)PT泄放，因而可能引發(fā)PT諧振。
7 電容電流﹥30A的系統(tǒng)不能使用故障相接地消弧裝置
由于對(duì)地電容電流﹥30A的系統(tǒng)，X0/X1（零序阻抗/正序阻抗）可能落在（-20，-1）之間，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)對(duì)地電容與系統(tǒng)電感發(fā)生基頻諧振，健全相的工頻電壓很高，系統(tǒng)無(wú)法承受。因而我國(guó)規(guī)程要求對(duì)地電容電流﹥30A的系統(tǒng)要采取消弧線(xiàn)圈，改變零序阻抗，使X0/X1遠(yuǎn)離（-20，-1），防止發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)對(duì)地電容與系統(tǒng)電感發(fā)生基頻諧振。
故障相接地消弧裝置不改變系統(tǒng)的零序阻抗，故電容電流﹥30A的系統(tǒng)不能使用故障相接地消弧裝置。
8 有樹(shù)障的架空線(xiàn)路不能使用采用故障相接地法的消弧裝置
對(duì)于有樹(shù)障的架空線(xiàn)路，假如樹(shù)枝接觸A相而故障相接地法消弧裝置動(dòng)作將A相接地，當(dāng)風(fēng)再一吹使樹(shù)枝接觸B相或C相就會(huì)發(fā)生兩相分別接地短路（相間短路），此時(shí)，故障相接地法消弧裝置不僅不能消弧還會(huì)造成線(xiàn)路跳閘停電。
9 影響小電流選線(xiàn)裝置正確選線(xiàn)
當(dāng)出線(xiàn)發(fā)生單相弧光接地故障時(shí)，消弧柜動(dòng)作將故障相在母線(xiàn)處直接接地，形成多點(diǎn)接地，小電流選線(xiàn)裝置無(wú)法判斷故障線(xiàn)路。
總之，故障相接地消弧裝置雖然能夠消弧，但是其本身的技術(shù)缺陷非常嚴(yán)重，會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，因而系統(tǒng)中應(yīng)禁止使用故障相接地消弧裝置。
參考文獻(xiàn)
[1]朱家騮.城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展及選擇[J].電力設(shè)備,2000,Z1期:31-35.
[1]朱家騮.城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展及選擇[J].電力設(shè)備,2000,Z1期:31-35.
[2]要煥年,曹梅月.電力系統(tǒng)諧振接地[M].北京:中國(guó)電力出版社,2000.
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)