10千伏系統(tǒng)多點接地典型故障分析

精品文檔-下載后可編輯千伏系統(tǒng)多點接地典型故障分析【摘要】在電力系統(tǒng)中，10千伏系統(tǒng)占了很大一部分，也最常發(fā)生故障。10千伏系統(tǒng)故障以單點接地居多，故障分析也比較簡單。但是，偶爾也會發(fā)生多點接地的故障。多點接地的故障電流復雜多變，難以計算分析，給分析故障帶來了較大的困難。本文對東莞電網(wǎng)周溪站的一次10千伏系統(tǒng)多點接地故障進行了深入的調(diào)查和分析，以供讀者參考。

【關(guān)鍵詞】10千伏小電阻接地系統(tǒng)多點接地故障分析

1引言

在電力系統(tǒng)中，10千伏設(shè)備是直接用于供電給用戶的設(shè)備，其供電線路可以使用架空線或者高壓電纜。由于10千伏架空線路離地面的高度不是很大，并且依靠著大街小巷、馬路兩旁而架設(shè)，容易受到人為因素的破壞，造成線路故障。而高壓電纜也是沿著街道或馬路敷設(shè)，容易受到工程施工的破壞，或受到盜竊，造成線路故障。

對于10千伏系統(tǒng)的單點故障，其故障現(xiàn)象明顯，故障數(shù)據(jù)齊全，分析簡單；而對于10千伏系統(tǒng)的多點故障，由于故障情況復雜多變，故障數(shù)據(jù)不齊全，存在較多隱藏因素，給故障分析帶來了一定的困難。下面以以東莞電網(wǎng)110千伏周溪站的一次10千伏系統(tǒng)多點接地故障為例，進行了深入的調(diào)查和分析，以供讀者參考。

2故障描述

2022年2月21日，110千伏周溪站10千伏#2接地變零序保護動作，跳開#2主變變低502開關(guān)，10千伏2M母線失壓。

在隨后的事故處理中，運行人員將10千伏2M母線所有開關(guān)轉(zhuǎn)為熱備用，然后合上#2主變變低502開關(guān)，將10千伏2M母線轉(zhuǎn)運行。接著對10千伏2M母線上的饋線進行恢復送電操作，首先合上F16太古線716開關(guān)，發(fā)現(xiàn)10千伏2M母線C相電壓降為零，A、B兩相升高為線電壓（此時#2接地變未投運，F(xiàn)16的零序保護未動作），運行人員立即手動分開了F16太古線716開關(guān)。之后，運行人員成功將除F16、F21（在故障發(fā)生時，F(xiàn)21有零序電流錄波）外2M母線上的其他設(shè)備轉(zhuǎn)運行。

在后來的10千伏輸電線路巡查過程中，發(fā)現(xiàn)F21架空輸電線路下的一棵道路綠化樹超高，樹枝碰到輸電線路，造成線路接地。將F21的故障點排除后，運行人員成功將F21轉(zhuǎn)運行。在對F16的輸電電纜巡查中發(fā)現(xiàn)用戶公用電纜分接箱處有電纜接地告警信號，試驗該段電纜相-地、相-相的絕緣都為零，說明用戶側(cè)電纜絕緣受到破壞，存在接地情況。在將F16有故障告警的用戶電纜隔離后，對F16進行第二次試送電。當合上716開關(guān)時，F(xiàn)16零序保護動作，跳開716開關(guān)。再次對F16的輸電電纜進行巡查，在離周溪站100米處的電纜溝內(nèi)發(fā)現(xiàn)F16的電纜接頭絕緣被擊穿，有對地放電痕跡。

3故障調(diào)查與原因分析

110千伏周溪站共有3臺主變，分別為#1、#2、#3主變，3臺主變分裂運行。#1主變帶10千伏1M母線運行，#2主變帶10千伏2M母線運行，#3主變帶10千伏3M甲、3M乙段母線運行。10千伏饋線F14至F25和#2接地變掛10千伏2M母線運行，10千伏系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地，并投入零序保護跳閘功能。

周溪站配有錄波裝置，接入的電流模擬量有3臺主變變低開關(guān)三相電流、3臺接地變變高零序電流、部分10千伏饋線的零序電流。10千伏2M設(shè)備接入錄波裝置的間隔有F17、F20、F21、#2接地變，其他間隔未接入。

事故發(fā)生后，繼保人員檢查了10千伏2M母線全部饋線保護裝置動作信息，發(fā)現(xiàn)所有保護裝置均沒有保護動作信息。在檢查錄波裝置時，發(fā)現(xiàn)10千伏F21在跳閘事件發(fā)生前20分鐘有零序電流產(chǎn)生，有效值約為180A（一次值），同時#2接地變中性點有較大的零序電流產(chǎn)生，有效值約為220A（一次值）。兩者方向相反，大小相差不大，持續(xù)時間約100毫秒。（見圖1）

檢查#2接地變保護裝置，有零序保護動作報文，動作電流3I0=13.25A（折算成一次值為397.5A）。另外在錄波裝置查看當時的錄波文件，#2接地變中性點有396A（一次值）的零序電流。

周溪站的10千伏饋線有的為全電纜，有的為混合線，自2022年投運以來，各出線電纜未更換過，比較陳舊；而且很多架空線路在城市主要干道附近，綠化較多，容易造成植物超高碰到架空線而接地跳閘。根據(jù)調(diào)查情況對故障分析如下：

首先，F(xiàn)21發(fā)生A相瞬時接地故障，持續(xù)時間約100ms，造成B、C相電壓瞬間升高，對10千伏2M母線上的輸電電纜絕緣產(chǎn)生了沖擊，使得多條輸電電纜的絕緣逐漸被擊穿，產(chǎn)生泄露電流。從錄波圖可以看到，當10千伏2M母線C相系統(tǒng)接地故障時，接入錄波裝置的2M饋線都有瞬時零序電流產(chǎn)生（見圖2）。

隨后F21多次發(fā)生瞬時接地故障，部分電纜的絕緣逐漸降低，形成多點高阻接地。接地饋線的零序電流未達到饋線零序保護動作值（一次值60A）（如：在#2接地變零序保護跳閘時錄得F17的零序電流54A），但2M母線各饋線的零序電流的疊加達到接地變零序保護的動作值（一次值90A），從而引起#2接地變零序保護跳閘。系統(tǒng)零序電流分布圖如圖3所示。

綜合以上分析，本次故障的原因是10千伏F21發(fā)生間歇接地后，造成非故障相電壓升高，引起部分電纜的絕緣逐漸降低，形成多點高阻接地。10千伏2M各出線的零序電流的疊加達到接地變零序保護的動作值，引起#2接地變零序保護動作，跳開#2主變變低502開關(guān)。

4防范措施

對10千伏小電阻接地系統(tǒng)，特別是新投產(chǎn)或改造的變電站，建議增加故障錄波屏的設(shè)計，同時故障錄波屏通道容量要滿足現(xiàn)場要求，能夠?qū)⑺?0千伏饋線零序電流全部接入故障錄波裝置內(nèi)，以便在故障分析中能夠提供充足的數(shù)據(jù)。

新建工程、改造工程中對10千伏饋線的零序CT的選型上，需保證其滿足抗飽和能力（1A/5VA，5A/10VA，10P10）。各饋線需接入錄波裝置，并使用單獨的CT回路。防止因零序CT容量不足，造成CT采樣功能出錯，零序保護拒動。

對有停電機會的10千伏饋線及時做好開口零序CT的檢查試驗，對不合格的零序CT需及時進行更換；對發(fā)生過接地變保護異常動作的變電站同批次的零序CT需及時進行更換。建議新采購的10千伏保護裝置，要求增加錄波功能，以方便調(diào)取數(shù)據(jù)用于故障分析。

為避免10千伏饋線相繼接地故障，或者是開關(guān)慢分而造成接地變動作跳變低，可考慮將接地變零序保護跳變低的時間整定適當延長。加強對10千伏饋線的運行維護，特別是要做好架空線路出線走廊的樹障處理。

5結(jié)語

對于10千伏小電阻接地系統(tǒng)，保護裝置能否正確動作很大程度上取決于能否正確采集到零序電流實際值。但由于零序CT的質(zhì)量問題，往往采