10kV消弧线圈接地系统单相接地时电缆中间头运行隐患的分析与防范

Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ ＯＮ Ｉ Ｃ Ｓ ＷＯＲ Ｌ Ｄ・ 差 ｊ 羹 － － 与 馕 嚎
１ Ｏ ｋ Ｖ 消 弧 线圈 接 地系 统 单 相 接 地时电 缆中 间 头 运 行隐 患的 分 析与防 范
广 东 电网公 司佛 山顺德供 电局 刘鹏祥
【 摘要 】因产品质量参差不齐、或施工工艺不良造成的电缆 中间头故障呈多发趋势，给配网安全可靠供电带来了风险。其中，对于变电站采用消 弧线 圈接 地 系统 的配 网１ ０ ｋ Ｖ 线路 ，当发生单相接 地故障 时，非故 障相 产生 的过 电压有 可能会 引发 多个薄弱 电缆 中间头故障的连锁 反应 ，导致线路 停 电范围扩大。笔 者通过 当地 曾发 生的１ ０ ｋ ｖ电缆 故障案例进行 分析 ，探讨 能有效减 少消弧 线 圈接地 系统电缆 中间头故障的防 范措 施。
２ 发生单相接地时非故障相 电压变化的分析
小 电流 接地系 统电源侧 星型不接地 ，正常运 行时三相 对地 电容 电 流平衡 ，相量 和为零 ，如 图ｌ所示 。某 一相对地 电容 电流 为 ＝ ‰ 当Ａ相发生单相接地故障 后，Ａ 相对地 电压将为０ ，Ａ 相对地 电容被短 路导致 对地 电容 电流 同时 为０ 。Ｂ 、Ｃ 两相 电压幅值 升高为线 电压 ，中 性点 电压被 抬高为相 电压 ，如图３ 相量 图所示：
图３ Ａ相接地电压电流相量图
由图３ 可知，Ａ 相接地前三相电压对称 ，中性点Ｏ 的电压为零 Ａ相接 地后，Ａ相电压 降为零，中性点Ｏ对地 电压一 以 ，Ｂ 、Ｃ 两相电压升高为线 电压，如 图 ，可得此时Ｂ 、Ｃ两相对地 电容电流：
：ｆ ｃＵ ｊ ｃ Ｕ ｃ
图５变 电站１ ０ ｋ Ｖ 母 线Ａ相相电压变分析
笔者 在 此 以 当地采 用 消弧 线 圈接 地 系 统的 某 １ １ ０ ｋ Ｖ 变 电站 单 回 １ ０ ｋ Ｖ线 路 单相 接 地 故 障后 ， 引发 一 连 串 ｌ ０ ｋ Ｖ线 路 中间 接 头薄 弱 点 击穿 而造 成 多回线 路跳 闸 的案例 进 行分析 探讨 。
【 关键词 】消弧线圈接地系统；单相接地 ；电缆中问头
１ 绪论
随着城 市发展需要 ，配网 １ ０ ｋ Ｖ 供 电线 路电缆化率 日益增高 ，电缆 线路越长，需要用于驳接两段电缆的中间接头会越多。众所周知，近年 因产品质量参差不齐 、或施工工艺不 良造成的电缆中间头故障呈多发趋 势，给配网安全可靠供电带来了风险。其中，对于变电站采用消弧线圈 接地系统的配网１ ０ ｋ Ｖ 线路，当发生单相接地故障时 ，非故障相产生的过 电压有可能会引发多个薄弱 电缆中间头故障的连锁反应，导致线路停 电 范围扩大，为此，本文 作者将从当地 曾发生的１ ０ ｋ Ｖ电缆故障案例进行分 析，探讨能有效减少消弧线圈接地系统电缆 中间头故障的防范措施。 过电压，过电压持续会对非故障相设备绝缘造成危害 ；而实际上 ，由于 电网运 行方式的 多样化及弧 光接地 点的随机 性 ，消弧线 圈要对 电容 电 流进行 有效补偿 存在一 定难度 ，而且 消弧线 圈仅 仅补偿 了工频 电容 电 流 ，而 实际上通 过接地 点的 电流不仅 有工频 电容 电流 ，还包含 大量 的 高频 电流及阻性 电流 ，严重时仅 高频 电流及阻性 电流就 可 以维 持 电弧 的持续燃 烧 ，因此 当中性点非 直接接地 系统发 生单相 间隙性弧 光接地 故障时 ， 由于不 稳定 的间歇性 电弧多 次不断的熄 灭和 重燃 ，在 故障相 和非故 障相 的电感 电容 回路上 ，能 引起 高频振 荡过 电压 ，这时 非故障 相的过 电压 幅值甚至 能达到３ ． １ ５ — ３ ． ５ 倍的相 电压 ，这种过 电压 是 由于 系 统对地 电容上电荷多次不断的积累和重新再分配形成的 ，是断续的瞬 间 发生的且幅值较高的过电压 ，对电力系统设备危害极大 。
ｆ √ ｉ ￡ ， ．
大 地 的 总 电 容 电流 ｊ ・ ： ， － ＋ ， √ ； Ｉ － ： ａ ． ｈ ， ＇ Ｃ Ｕ ・ 。
由此 可得 小 电流接 地系 统单 相接 地 电压和 电流 特征 ［ ２ １ ： （ １ ）接 地相 电压降 为０ ， 另外两 相 电压升 高为 线 电压 ； （ ２ ）主变 中性 点 电 压 由０ 升 高为 相 电压 ，反 映到母 线 电压 即是Ｐ Ｔ开 口三 角形 绕组 产生 零序 电压 ； （ ３ ）单 相 接地 入 地 电流 是 未接 地 时每 一 相对 地 电容 电 流 的３ 倍； （ ４ ）正 常 两相 的接 地 电流 方 向 为 由母 线流 出 ， 经过 大 地 与接 地 点流 回电源 ； （ ５ ）正常 两 相接 地 电流经 接地 点 由正 常相 流 回 电源 ，方 向 由线路 流 向母线 。 实际上 ，在小 电流 接地系 统中单相接 地是一 种常见 故障 ，尤其 是 在台风 雷雨季节 、潮 湿的地 区，１ ０ ｋ Ｖ 配 电线 路运行过程 中更容 易发 生 单相接地故障 … 。尽管消弧线圈接地系统在发生单相接地 时能够 利用 消 弧线圈产生的感性电流对故障点电容电流进 行补偿 ，使流 经故障点的残 余电流减小从而达到 自然熄弧，对抑 制间歇性弧光接地 产生的过电压 有 定作用，然 而为了提 高供 电可靠性，消弧线圈接地 系统最高允许单相 接地运行２ 小时 ，在稳定 电弧接地和 金属性接地阶段 ，故障相仍会产 生
工工工
图１正常运行时三相对地容性电流 图２ Ａ相单相接地电容电流流通路径
图４变电站Ｓ ＯＥ 事件记 录
图４ 是１ ０ ｋ Ｖ 乐 西 丁线 Ｂ 相 接 地 故障 前 后 ，所 在 １ ｌ ０ ｋ Ｖ变 电站 的 Ｓ Ｏ Ｅ 事件 记录 信 息。在 １ ７ ： １ ６ 线 路发 生单 相接 地 的 同时 ，其 所 在并 列 运行 的２ Ｍ 、５ Ｍ母线接 地 告警 动作 ，到 １ ７ ： ２ ９ 接地 告警 复 归 ，单相 接 地时 间持续 约 １ ４ ａｉ ｒ ｎ 。