小电流接地系统两点接地故障时的保护动作分析
摘要
关键词
两点接地 保护动作 故障相 接线方式
正文
0 引言
在我国35千伏及以下的单侧电源供电线路中,普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的接线方式,称为小电流接地系统。在小电流接地系统中,单相接地是一种较为常见的故障,对输电线路而言,此种故障由于故障点和大地之间不能形成电流回路,故障线路的线电压大小不变且相位对称,因此线路保护不会动作,并且规程规定,允许故障线路继续运行2小时,大大提高了电力系统的供电可靠性。随着用电量的增加,大量架空线入地,城市小电流的电容电流也在不断增加。大型的电缆小电流如果采用中性点非有效接地方式,处理故障时间一般较长,允许长时间存在单相故障,易导致两相或多相短路故障的发生,所以尽快找出故障线路并尽早排除故障,防止引起故障扩大,避免小电流络日趋复杂,系统中两点接地故障,引起的线路保护动作跳闸时的发生。
1 小电流接地系统接地故障的原因
小电流接地系统接地故障的原因一般有各种原因的导线断线、脱落,对地或横担等放电;导线风偏过大,对杆塔放电;风吹异物、树枝、各种漂浮物碰线;小动物、鸟类危害引起;线路、电缆遭受外力破坏;各种绝缘击穿或接地。如绝缘子破裂、污闪放电;设计缺陷,电源点分布和用电负荷分布不均衡,线路长期过载运行,缩短导线使用寿命,导致线路发热烧断等。
2 两点接地故障线路保护的动作情况
两点接地常体现于两相接地短路,泛指中性点不接地系统中,线路的任意两相发生接地而产生的短路故障,或者三相短路故障。三相短路通常属于对称短路,其它短路则属于不对称短路,把不对称的三相分量法分析,即把一组不对称的三相量分解成正序、负序和零序分量来分析研究。
2.1过电流保护的原理接线
在实际运用中,过电流保护主要有三相三继电器完全星形接线和两相两继电器不完全星形接线两种方式。
2.2过流保护的接线
在电力系统中,当输电线路发生相间短路故障时,其显著特点就是电流增大、电压减小,短路点的电流远远大于负荷电流,利用短路时电流迅速增大(超过整定值)的特点构成的保护就是过电流保护。过电流保护具有简单、可靠,并能快速切除故障的特点,因此在35千伏及以下的小电流接地系统中广泛使用。
2.2.1 三相三继电器完全星形接线
在三相三继电器完全星形接线方式下,每相都装有电流互感器,能够反映线路的各种相间短路和单相接地短路,多用于110千伏及以上的中性点直接接地系统中。
2.2.2 两相两继电器不完全星形接线
在35千伏及以下小电流接地系统中,广泛采用两相两继电器不完全星形接线方式来反映各种相间短路故障。这种接线方式与三相三继电器完全星形接线相比,就是在某一相上不装设电流互感器和电流继电器,实际运用中一般为B相不装。
这种接线方式较三相三继电器完全星形接线更加简单、经济,但要求整个电网各输电线路的电流互感器装设在相同的相别上,即A、C相。而在小电流接地系统中,这种接线方式对于两条线路上的不同地点不同相别发生的两点接地故障,保护装置会出现不同的动作情况。
2.2 两点接地时两相式保护的动作
在小电流接地系统中,当线路发生单相接地故障时,不会产生大的接地电流,只有很小的电容电流存在,故障线路的线电压大小不变且相位对称,因此线路保护不会动作,且规程允许故障线路继续运行2小时。但此时,非故障相的电压升高至倍,对系统的绝缘将构成威胁。而当不同线路不同相别的两点同时发生接地时,就会形成两点接地短路。对小电流接地系统而言,在发生两点接地短路故障时,为了提高系统的供电可靠性,可先切除一个故障点,这就使得两相不完全星形接线较三相完全星形接线在小电流接地系统中更为优越。但是,由于两相不完全星形接线方式下B相没有装设电流互感器,这就使得不同线路不同相别两点接地时保护动作情况产生差异。如图3所示
图3中,线路1的A相接地,线路2的B相接地,由于在两相不完全星形接线方式下A相装有电流互感器而B相没有,那么线路1的保护将动作跳闸,线路2保护则不动作。同理可以归纳出其他组合情况下线路保护的动作情况,如表1所示。
接地相别 | 保护动作情况 | 切除线路数量 | ||
线路1 | 线路2 | 线路1 | 线路2 | |
A | B | 动作 | 不动 | 1 |
A | C | 动作 | 动作 | 2 |
B | A | 不动 | 动作 | 1 |
B | C | 不动 | 动作 | 1 |
C | A | 动作 | 动作 | 2 |
C | B | 动作 | 不动 | 1 |
表1 不同地点两点接地时保护动作情况
由表1可以看出,对于两相不完全星形接线方式,当线路上发生不同地点不同相别的两点接地时,可以保证有2/3的几率只切除一条线路,另一条线路可带单相接地继续运行,符合供电可靠性的要求。
3 结束语
接地故障作为小电流接地系统中的一种故障已屡见不鲜,由于单相接地故障的特性,使得非故障相在倍相电压下运行,而当输电线路发生相间短路故障时,造成的两点或多点接地情况,其保护动作情况不尽相同,这无疑是对系统绝缘的一种考验,
变电运维人员特别要加强对变电二次设备、自动装置的巡视,确保其在事故状态下正确动作,可靠动作,保证不发生扩大事故范围的事件发生。值班员应加强单相接地异常的监视和处理,防止绝缘击穿,事故扩大。
当接地故障发生时,运维人员还是应当以最快的速度找到并隔离故障点,否则,一旦系统中存在的绝缘薄弱点被高电压击穿的话,将会使事故范围扩大,造成不必要的损失。
作者简介:
章勇(1969年1月-),男,汉族,江苏省徐州市,助工,从事多年变电运行及配网工程建设及项目管理工作。
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