昆钢本部四总降35kV系统单相接地故障的危害及整改措施

昆钢本部四总降35kV系统单相接地故障的危害及整改措施

娄攀1孔凡祥2

（1云南省昆明工业职业技术学院650302；2云南省昆钢动力能源分公司650302）

摘要：本文就昆钢本部110kV四总降35kV供电系统发生单相接地故障时产生的弧光过电压对电气设备绝缘造成的危害进行了阐述，并对加装消弧及过电压保护装置改造后，如何进行接地事故处理及应用过程中存在的问题进行了说明。

关键词：单相接地故障；消弧及过电压保护装置；事故处理；存在问题

一、引言

昆钢本部供电系统35kV及以下电压等级较多，因各变电站建设时期、装备技术水平及运行需要的差异，本部供电系统各变电站35kV系统均采用中性点不接地运行方式，该系统的特点是中性点是悬浮不固定的，当三相系统运行参数平衡，则电源中性点与用电设备中性点的电位平衡相等。作为从事供电系统调度管理的调度员，必须掌握各种电压等级系统接地方式的原理、运行状况及特点，才能更好地掌握各种系统正常时的操作方法和故障时的事故处理办法。

二、中性点不接地系统的优点

在中性点不接地的系统中，当系统发生单相金属性接地时，系统的三相对称关系并未破坏，仅中性点及各相对地电压发生变化，非故障相对地电压升高倍至线电压，但系统中各相间的电压仍然相等并且相位仍然不变。所以，中性点不接地系统中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。

如系统发生A相单相金属性接地，中性点电位由零变至A相电压，B、C相对地电位发生变化，上升至线电压，但各相间的线电压仍然相等并且相位仍然不变，接地点的电流IDL=IB+IC，为系统对地的工频电容电流。故规程规定“中性点不接地系统发生单相接地故障时，仍可以带电运行2小时”，从而提高了供电可靠性，并为查找、处理故障提供了时间。多年实践经验证明，此运行方式对提高供电可靠性，减少停电事故非常有效。这种运行方式，减少了因为单相接地使生产设备被迫突然停电，避免了给企业停电带来的经济损失，增加了企业用电的可靠性。

三、中性点不接地系统的缺点

在中性点不接地系统中，接地点通过的电流为电容性的，其大小为原来相对地电容电流的3倍，这种电容电流不易熄灭，可能在接地点引起“弧光接地”，周期性地熄灭和重新发生电弧。当发生单相间歇性弧光接地（以下简称弧光接地）时，非故障相将产生3.15～3.5倍的过电压，而如果接地电流在高频过零点熄弧或在电压接近最大值时发生击穿，这一过电压将会更高，资料上有记录超过8倍的过电压。正是间歇性弧光接地的过电压，才是设备绝缘的主要威胁之一。如果这时，系统中接入的电磁式电压互感器的激磁电抗与线路的对地容抗达到某种匹配时，当系统发生单相弧光间隙接地过电压，则容易引发系统谐振过电压，谐振过电压轻则烧坏电压互感器的熔断器或损坏电压互感器，重则造成系统发生短路停电的事故。特别是以电缆线路为主的供电网络，系统对地电容不断增加，故障点的电容电流将增大；由于电缆线路的相间绝缘为硬性的绝缘，相间距离较短，电弧燃烧时将直接破坏相间绝缘，以致几分钟内就会形成相间短路事故。

四、改造前四总降35kV系统运行情况

110kV四总降于1990年3月建成投产，当时35kV系统出线少，共6回分别供35kV三总降压站、35kV高线变电站和35kV制氧降压站，但都为架空线路，系统电容电流较小，故都采用了中性点不接地的运行方式。在这种方式下，发生单相接地故障时，线电压仍然保持对称性，对用户影响不大；其次，35kV出线架空线路多，容易因树木等原因发生一些瞬时性的接地故障，但很快又能够自行消失，多年实践经验证明，此运行方式对提高供电可靠性，减少停电事故非常有效。但随着25MW和18MW余热发电机组电缆并入四总降35kV系统运行，特别是三炼钢3台精炼炉接入四总降35kV系统运行后，因其出线电缆质量问题多次发生绝缘击穿接地事故，系统接地后因弧光过电压导致25MW发电机组和18MW发电机组电缆和电压互感器多次发生绝缘击穿的次生事故。2010年前四总降多次发生35kV系统发生单相接地故障时电缆着火事故。

五、四总降35kV加装消弧装置后，查找接地故障案例分析

2013年3月17日，四总降35kVI段发生A相接地故障（当时四总降运行2#和3#主变）。17：48四总降反映35kVI段接地，电压指示为：UA=0、UB=37kV、UC=37kV，线电压不变，同时397#消弧柜A相动作，A相接地电流为10A。三总降、高线变均反映35kVⅠ段母线发生单相接地故障。电调室值班员分别通知三总降断开供3#精炼炉的363#开关、高线变断开供1#精炼炉357#开关后，四总降消弧装置397#开关均不能复位，说明接地故障仍存在。通知四总降投1#备用变压器，将25MW发电机（359#线路）转由35kVIII-1段供电后，四总降397#消弧柜复位成功，35kVI段接地消除，接地故障转移至35kVIII-1段，通知25MW发电机解列后，四总降断开359#线路，19：44接地消除。经查故障原因为25MW发电机电缆在热电车间围墙边电缆A相绝缘击穿引起系统接地故障，因397#消弧装置成功动作，未发生过电压造成次生事故。

六、存在不足及整改措施

四总降于2010年8月35kV系统加装消弧装置后，系统发生单相接地故障时，消弧装置能有效动作，确保故障相可靠地形成金属性接地，避免了接地故障造成的弧光过电压引起电缆着火等次生事故发生。但存在以下不足：

1、新增消弧装置后，四总降35kV系统发生接地故障时，事故处理方法与原来有了本质的不同。即系统发生一点接地故障后，消弧装置动作形成第二个接地点，在采取拉路法每次断开某条出线后，必须通知四总降值班员对消弧装置进行手动复位，依据复位成功与否及值班人员对消弧装置实际接地情况的准确判断决定下一步的事故处理方案。这就必须加强电力调度员和四总降运行值班人员对消弧装置原理的学习，掌握正常运行和事故处理中消弧装置的操作要领。特别对电力调度员来说必须掌握好不同运行方式下查找接地故障的方法，心中有清晰的思路，确保接地事故处理迅速、准确，避免事故处理中发生误操作误调度事故。通过对调度员和运行人员的反复培训，近7年来共处理了四总降35kV系统三十几次单相接地故障事故，未发生过倒闸操作和调度失误事故。

2、四总降值班室内无消弧装置分、合闸位置指示，一旦消弧柜内保险熔断等原因造成数码消弧控制器无法显示真空接触器分、合闸指示时，难以判断真空接触器是否在合闸位置，造成无法判断接地故障是系统本身故障还是消弧柜真空接触器合闸后形成的接地故障，延误了事故处理时间；针对此问题，2011年初，供电车间已在四总降值班室增加了消弧装置真空接触器分、合位置指示，使值班人员在系统接地后尽快掌握真空接触器动作情况，有效提高了判断事故性质的准确性。

3、中性点不接地系统发生接地故障后，对出线不多的变（配）电站，2小时的时间一般能通过拉路法查找出故障线路；可是当出线较多时，因下级站点减负荷需要时间，2小时的时间是很仓促的，仓促的时间内完成众多的调令及操作，可能影响调令及操作的正确率，其次，故障存在的时间越长，造成事故扩大的机率越高。故在出线较多的变（配）电站，不宜选用中性点不接地运行方式，一是出线多，系统电容电流大，接地点弧光危害大；二是拉路法需要的时间长，操作多，查找故障的效率低下，容易造成误调度或误操作事故，2004年3月12日，调度值班员在处理三总降6kV系统接地故障时，调整变电站主变压器运行方式室考虑不周全，造成6kV一段母线失电的误调度事故。

结束语：

四总降35kV系统加装消弧及过电压保护装置后，较好的解决了该系统经常发生的瞬间接地导致弧光过电压，造成电缆事故线路绝缘击穿着火等故障，进一步提高了设备运行的可靠性。但对于运行值班员和调度管理人员来说，新增消弧装置后，四总降35kV系统发生接地故障时，事故处理的原则跟老方法有了较大区别，必须加强对消弧装置原理的学习，掌握正常运行和事故处理中消弧装置的操作要领，迅速、准确处理接地事故，避免事故处理中发生误操作误调度事故，确保昆钢供电系统的安全、可靠运行。

参考文献：

[1]《工厂供配电技术》化学工业出版社张静

[2]通用型消弧消谐装置YTX说明书

[3]戴克明.配电系统中性点接地方式探讨［J］.电力安全技术，2001，（1）.