关于20 kV配电网灵活接地方式若干问题的探讨

2012-09-27朱维明徐建强仇群辉

浙江电力 2012年7期

关键词：零序弧线接触器

朱维明，徐建强，仇群辉，郭磊

（1.浙江电力调度控制中心，杭州 310007；2.桐乡市供电局，浙江桐乡 314500；3.嘉兴电力局，浙江嘉兴 314033）

0 引言

中压配电电压从10 kV提升至20 kV对于提高城乡电网供电能力和电能质量，缓解电网发展的资源约束，满足我国经济社会快速发展的电力需求具有重要的意义。

配电网升压至20 kV应在原有10 kV配电网的基础上，尽可能充分利用10 kV存量设备，从而达到合理利用资源，最大程度节省升压改造成本的目的。

在升压改造过程中，部分设备（如架空线路和部分电缆线路）可直接进行升压，但升压后，原有设备的耐压水平达不到20 kV配电网规定的要求。若采用传统的不接地或消弧线圈接地方式，必然对设备安全运行造成隐患，还将产生单相接地故障下的系统选线困难；若采用传统的小电阻接地方式，则不能解决瞬时单相接地故障线路频繁跳闸问题。

桐乡供电局在20 kV改造初期采用小电阻接地方式，经统计2011年20 kV线路跳闸179条次，其中单相接地故障引起的跳闸141条次，占总跳闸次数的78.8%。因此，降低20 kV单相接地故障跳闸率成为提高20 kV供电可靠性的关键。

1 灵活接地方式

图1 灵活接地方式原理

灵活接地方式的原理如图1所示，电网正常运行时，消弧线圈通过中性点与电网相连，控制器随时计算电网的电容电流，将消弧线圈调至相应的档位，小电阻未并入中性点。当线路发生单相接地故障时，消弧线圈发挥补偿电网电容电流的作用，使故障电流减小，系统可连续工作。若线路为永久接地故障，则经一定的延时后，由控制器发出指令，闭合小电阻开关，利用小电阻抑制过电压，同时进行故障选线。采用灵活接地方式不但能满足设备的耐压水平要求，并且能在瞬时故障下保证供电连续性。

为降低小电阻接地方式下20 kV线路单相接地故障的跳闸率，桐乡供电局选取2个变电站作为试点，将小电阻接地方式改造为灵活接地方式。根据瞬时接地故障的特点及设备绝缘的承受能力，20 kV线路发生永久性单相接地时（即零序电压超过定值不消失），设定延时3 s投入小电阻，故障线路跳闸，并允许线路进行重合1次；根据后备零序保护最长动作时间增加一定裕度，设定小电阻投入保持时间为5 s，确保零序保护可靠动作切除接地故障；最后自动退出小电阻，恢复消弧线圈接地运行。

统计数据显示，从改造完成投入运行至2011年12月底，2个变电站共发生接地故障22次，而线路零序保护动作出口跳闸只发生1次，单相接地故障的跳闸率得到了明显改善。

2 运行中的问题与对策

2.1 控制回路故障

实际运行中，若小电阻开关控制回路故障或小电阻开关本身机械故障，在发生永久性接地故障时小电阻就不能可靠投入，将导致系统长期运行在过电压下。为了保证线路发生永久性接地故障时能够可靠投入小电阻，对投切小电阻的回路进行双重化配置：增加1个接触器与小电阻开关并联，接触器与开关的启动回路与控制回路完全独立，投切时间与小电阻开关相同，即保证线路永久性接地故障时，开关和接触器同时投入，同时退出。

考虑到开关和接触器还是存在同时拒动的可能，设定相关后备保护回路，在系统零序电压超过定值一定时间，而开关和接触器均未动作时，则通过主变非电气量保护延时跳主变三侧开关，切除故障母线。

通过小电阻投切回路双重化配置及增设后备保护回路，保证了灵活接地方式控制回路的运行可靠性。

2.2 高阻接地

线路经高阻接地时，系统零序电压升高，延时3 s后投入小电阻，此时的故障量特征是零序电流较小，而零序电压也会因投入小电阻而减小，高阻接地故障录波如图2所示。

若零序电流小于线路零序保护定值，线路零序保护将不会动作；而由于零序电压的减小，跳主变三侧开关的后备保护回路也不会启动，接地故障就不会被切除。如果接地故障一直不消失，小电阻控制回路就会重复投入、退出小电阻的过程，这会使小电阻因长期接通零序电流而发热烧毁，系统绝缘也会遭受破坏。

针对高阻接地工况可采取如下措施：

（1）适当减小线路零序保护定值。根据《浙江电网20 kV系统继电保护配置及整定运行规范》，在低电阻接地系统中，应考虑线路经电阻（不小于20 Ω）接地故障的灵敏度，线路零序保护最末一段定值一般不应大于200 A。现桐乡配网零序Ⅱ段定值考虑线路末端经20 Ω过渡电阻接地的灵敏度整定，在校核可靠躲过电容电流的情况下，零序Ⅱ段定值还有调整的余地，可适当减小线路零序保护定值以保护小电阻。

（2）增加小电阻投切的计数回路，在小电阻连续投切2～3轮后将小电阻闭锁在退出位置，从而保证零序电压不返回，依靠跳主变的后备保护回路切除故障母线。