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东莞110kV大龙变电站“接地故障一体化解决方案”实践

1  概况

东莞110kV大龙变电站有三台主变,四段母线,现阶段有16条10kV出线(总长约100km),都由架空线路和电缆混合组成。该站采用三台KD-XH01-315/10.5型快速消弧系统(含两台DDS型配电网接地故障智能检测装置),10kV配电网实现了接地故障一体化解决方案。

由2002年10月至2006年初,已运行三年多。第一年按计划暂实行只选线不自动跳闸,2004年1月7日起启动了自动跳闸功能,跳闸时间暂定为10秒。

综合三年的运行情况,已证明在电容电流较小、高阻接地、接地过程中电压电流不稳定等苛刻条件下,在电容电流大范围变化的情况下,都达到了快速消弧、快速正确选线、能快速跳闸的效果。


2 运行情况分析

2.1 接地故障情况及数据分析

截至2006年1月20日止,运行中消弧系统有238次接地记录。记录数据分析如下:

①经消弧线圈补偿后被自动消除的瞬时性接地故障占绝大多数(202次, 占84.87%),持续时间大于10秒需要跳闸的非瞬时接地故障只占少数(36次, 占15.13%)。

② 间隔时间很短的接地占相当多数,相继接地的间隔时间在5秒内的记录到112次,占47.06%。

③ 接地故障集中出现在雷雨日和台风袭击等恶劣气象条件下,此时接地故障不仅频繁发生,而且间隔时间很短,大多数持续时间也很短。它们绝大多数都可因消弧线圈的补偿而被消除。

④接地发生时配电网电容电流幅值分散性大,且电容电流很小的占相当多次。(注:本站最大电容电流约为35A)

⑤接地时配电网中性点电压幅值分散性大,其中较低幅值的居多,即高阻接地居多。例如,接地时配电网中性点电压在4kV以下的共142次,占60%。


2.2 消弧线圈动作情况

运行中消弧线圈从未发生过任何异常行为,从未引起任何如系统谐振等不良后果。由大量故障录波图可见,KD-XH消弧系统充分显示了快速响应特性。在间隔时间很短的连续频繁接地时,KD-XH消弧系统都能快速连续地动作,连续地快速投入补偿又快速地退出补偿。


另一典型例子如在2003年9月2日晚曾在15秒内发生5次位于I母和II母的不同线路的瞬时接地,分别配置在两段母线的两台KD-XH消弧线圈都能相应地分别快速补偿并快速退出。

此外,KD-XH消弧系统的记录显示所有的补偿电流都与电容电流很接近,说明该消弧系统补偿精确,残流小,消弧效果好。

正是KD-XH消弧系统的良好特性保证了快速消除瞬时性接地故障的效果,使所有瞬时性接地故障全部都能自动消失,不需跳闸。


2.3 选线装置动作情况分析

选线装置被设置为:对于持续时间小于1秒就消失的接地故障不进行选线;接地故障持续时间大于1秒时进行选线;若接地故障持续10秒则实行跳闸。

三年来所记录到的238次接地中,大多数持续时间小于1秒不需选线,仅有91次大于1秒,选线装置进行了选线。接地选线时电容电流幅值分散性大,有相当多次选线是在电容电流很小的条件下进行的,经过三年多的运行实践证明了该装置的选线正确率达到97%以上;在针对性地改进后近两年的选线正确率已超过98%;进一步改进后有望使其更为接近100%。值得关注的是,该装置的选错率为零,即在所有应选线的场合,该装置从未错选过,即使个别情况下因电压波形紊乱未能选出,也不会错选,因此不会对系统运行产生任何负面影响。同时值得注意的是,上述选线正确率统计结果是在由表4、表5所反映的选线接地状态下得出的,可见选线装置在电网电容电流大范围变化、小电容电流、高阻接地等严酷场合下仍具有很高的正确率。这里没有用具体的接地阻抗值去定义“高阻”,因为在不同参数的系统中相同的接地阻抗将引起不同的中性点电压。更有意义的要求是,应保证在消弧线圈动作的最低中性点电压下(一般为系统运行电压的25%)能准确选线。而该装置满足了此要求。

对于仅有的两次未能选出故障线路的情况,已针对性地进行了改进,之后未再出现类似现象。


2.4 投入自动跳闸功能后的运行情况

自2004年1月7日选线自动跳闸功能投入运行后,截至2006年1月20日,共发生28次需要跳闸(接地持续时间大于10秒)的故障。其中27次是由DDS选线装置正确及时跳开的,仅有一次因接地时中性点电压波形很紊乱而未能选出接地线路,是由手动跳开的。如上所述,改进后未再出现同类问题。


3  运行实践效果分析

该接地运行模式三年的实践,已充分证明了其可行性,使前文所分析的该模式的优越性得以具体实现。其中,以下几点更有深刻体会。

(1)大大减少跳闸率,提高供电可靠性

大龙站因采用经快速消弧线圈接地的方式而避免了大量跳闸。三年多的实践表明,由KD-XH记录的202次瞬时性接地故障(约占总接地记录的85%)都经补偿后自动消除。如采用小电阻接地,显然这些故障都会引起跳闸,使跳闸率大为升高。

其中,在消除占接地总数相当多数的间隔时间很短、持续时间也很短的频繁连续性接地故障时,消弧线圈的快速响应性能是必需的条件。快速消弧线圈可妥善地处理此类故障,既使其很快消失不需跳闸,又不会引起谐振,可大大减少跳闸率,提高供电可靠性。实践证明,在多雷雨、多台风的南方地区,这种快速响应作用的需要尤为突出、效益尤为明显。例如,2003年6月13日雷雨日的11次连续接地故障由于快速补偿而全部被自动消除,未引起跳闸;9月2日晚至9月3日凌晨刮台风期间的73次连续接地故障中,有71次都被自动消除,只有2次接地因导线落地而跳闸。

(2)减少查找接地故障线路的时间、劳力

在传统的消弧线圈接地方式中,接地故障的排除主要靠“试拉”的方法,往往需要至少数分钟才能找出故障线路,在处理过程中,不仅影响了其它线路的正常送电,且值班员处于高度紧张状态,不免有时会忙中出错,甚至造成事故扩大,令运行人员十分头痛。采用选线跳闸模式后,值班员只须对已选出的线路实行跳闸操作(只选线未自动跳闸时,7次)或不需要操作就可自动跳闸(选线并自动跳闸时,27次),很快隔离了故障线路,这样就使值班员从紧张繁忙的工作中解放出来,将主要精力用于协助故障点的查找,尽快恢复故障线路的送电。对于那些因持续时间较短不需跳闸但进行了选线的接地(55次),值班员可准确掌握哪条线路曾发生短时故障,有利于运行管理。因此,接地故障一体化解决方案深受现场工作人员的欢迎。

东莞大龙变电站实践获得圆满成功后,东莞供电局和惠州供电局开始陆续推广运用该单相接地故障一体化解决方案。至2007年12月,东莞供电局有61个变电站、惠州供电局有17个变电站投入选线跳闸功能。

 

 

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