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110 kV沙土变同等条件下不同中性点接地设备故障处理对比试验及其分析

更新时间:2016-07-05

0 引言

国网江西省电力公司赣西供电分公司110 kV沙土变电站在10 kV母线上即安装有自动消弧线圈又安装有ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置。2015年10月对这两种中性点接地设备在同等条件下分别做了对单相瞬时性接地和永久性接地故障处理试验,对ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置做了单相断线经过渡电阻接地处理试验。通过试验可以看出,自动消弧线圈在故障处理方面存在的问题,而ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置则显示了较大的优势。

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1 成套装置工作原理分析

1.1 成套装置构成

如图1所示,成套装置由测量单元,选相、选线单元以及消谐控制单元和故障电流转移单元构成。

1.6 上斜肌减弱延长术手术 所有患者均术前被告知手术风险,由本人或监护人签署手术同意书。4例儿童患者在全身麻醉下手术,1例成人患者在局部麻醉+监护麻醉下接受手术。所有手术均由同一医生完成。术中先行上斜肌牵拉试验显示阳性。作术眼颞上方球结膜Parks结膜切口,打开球结膜和Tenon氏囊,暴露颞上象限术野,钩取上直肌,分离节制韧带及肌间膜,沿上直肌向外缘向后,紧贴巩膜前进,勾取上斜肌,将上斜肌同肌鞘分离后用两根5-0不可吸收线线将上斜肌延长4-10mm。

图1 装置一次原理图 Fig.1 Schematic diagram of the unit at once

通过TV2电压互感器用于跟踪、测量系统的中性点位移电压;通过QF1开关接入,用于判断铁磁谐振是否发生故障,同时还可以进行消谐;通过QF2开关接入,减小接入电阻值大小,进行电流补偿;另外还有用于测量三相电压的电压互感器TV1;装置控制系统用于控制系统各部分动作情况。

1.2 成套装置工作原理

本次试验是为了验证在同等条件下,不同中性点接地方式和接地设备在配电网发生瞬时性接地故障时消弧效果;在配电网发生永久性接地故障时接地选线准确率和故障处理情况,特别是考核配电网发生单相断线经过渡电阻接地时故障点的安全性。

2 试验目的与试验方法

2.1 试验目的

当装置检测到电网中性点位移电压UN异常时,首先合上QF1,接入补偿阻尼支路,检测该支路电流Ibd,根据UNIbd的关系判断异常发生的原因。如异常是电网故障造成的,则对故障类型进行判断。如为铁磁谐振,则进行消谐处理;如为断线不接地,则进行报警;如为单相接地故障,则根据UNIbd的关系判断故障区,采用分区式选相的方法选出接地故障相,把故障相的对地开关合闸,转移故障点电流,钳制故障点电位,促使故障电弧熄灭。经时间段ΔT后,断开对地开关,如为瞬时性故障,则电弧熄灭,电网回归正常状态,如为永久性故障,则在断开对地开关后,故障点再次对地击穿,电网中性点位移电压再次回到异常状态,装置启动自适应接地选线程序选出并切除故障线路,故障特征消失后,断开补偿阻尼支路装置复归到初始状态。

ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置试验数据见表5。

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2.2 试验条件

110 kV沙土变电站在10 kV有3段母线,在Ⅰ段和Ⅲ段母线上同时安装有ZGML-K型带有接地选线装置的自动消弧线圈和ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置,这为同等条件下不同中性点接地方式和接地设备试验提供了基础。10 kVⅢ段母线电容电流经测量为40 A,把Ⅲ段母线与Ⅱ段母线的母联开关断开,Ⅲ段母线单独运行。利用Ⅲ段母线上946备用馈线开关接试验线路,通过10 kV高压电缆送到故障试验场,与故障试验场安装的10 kV柱上开关连接。试验原理图见图2。

图2 试验原理图 Fig.2 Schematic diagram of the test

3)ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置单相断线经过渡电阻接地故障处理试验:把Ⅲ段母线上安装的ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置投入运行。在10 kV柱上开关付边接入一端接地的10 kV绝缘导线(绝缘导线一端绝缘层剥开5 cm左右,使其接地),模拟10 kV绝缘导线断线过渡电阻接地情况,合上故障场柱上开关,造成10 kV绝缘导线断线过渡电阻接地,考核检验ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置对单相断线经过渡电阻接地的处理。特别是接地选线准确率。

图3 接地故障试验现场 Fig.3 Ground fault test site

2.3 试验方法

1)ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置和ZGML-K自动消弧线圈对单相瞬时性接地故障处理试验:把Ⅲ段母线上安装的ZGML-K型带有接地选线装置的自动消弧线圈和ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置轮流投入运行。调整故障试验场绝缘子旁对地并联安装的可调式间隙的大小为瞬时性接地故障值,用1~2 A的熔丝把间隙短接。依次把接地间隙接进柱上开关付边的A、B、C三相。把946馈线开关投入运行后合上故障场柱上开关,通过熔丝引燃单相对地短路电弧,产生单相瞬时性接地故障,考核ZGML-K自动消弧线圈和ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置对单相瞬时性接地故障处理情况。

ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置试验数据见表3。自动跟踪补偿消弧装置试验数据见表4。

在10 kV柱上开关付边绝缘子旁对地并联可调式间隙,通过调整间隙的大小,设置不同类型的接地故障。并在10 kV柱上开关付边接入一端接地的绝缘导线模拟配电线路断线经过渡电阻接地故障。图3为接地故障现场图

例7:画面的色彩光线,还可以通过会声会影的各种滤镜来调节,比如利用“自动曝光”滤镜可以调节光线不足;综合调整“色彩平衡”、“色调和饱和度”、“亮度和对比度”等滤镜的自定义参数,改善画面存在的问题;运用“NewBlue色彩”滤镜,调节颜色、色彩、饱和、亮度、电影伽玛等参数,获得良好的视觉效果,增加作品的艺术魅力。比如校园的宣传视频中,春天的桃花,花朵更加色彩艳丽、娇艳欲滴;秋天的银杏,满树金黄的叶子在阳光的照耀下金光闪闪。

3 试验项目与试验数据

3.1 10 kV配电线路单相瞬时接地试验

一声闷响之后,缠住秦铁崖上臂的双手松开了。秦铁崖却不急于放手,他端住对手两肩,仔细观察对手。李太嶂的头歪向一边,两眼先是翻白,接着就慢慢闭上。秦铁崖摇摇对手身躯,李太嶂那颗耷拉着的大脑袋,仿佛瓜秧上的南瓜,随风晃荡。秦铁崖这才松开对手,任他摔倒。

由表1可以看出,ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置能够快速处理瞬时性接地故障,并准确选出故障相。而表2显示,自动消弧线圈不能自行熄弧,间隙放电声音逐渐加大,最终需要人为断开柱上开关。

表1 ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置瞬时性接地故障试验数据 Table 1 Experimental data of transient ground fault of ZXC series active interference type fault phase transfer grounding device

接地相 A接地线路946选相结果A选线结果无故障处理结果故障灭弧成功系统接地时间241.8 ms

表2 自动消弧线圈瞬时性接地故障试验数据 Table 2 Test data of instantaneous arcing fault of automatic arc suppression coil

接地相 A接地线路故障残流选线结果94619A 无故障处理结果不能自行熄弧,间隙放电声音逐渐加大系统接地时间4 s后人为断开柱上开关

3.2 10 kV配电线路单相永久性接地试验

2)ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置和ZGML-K自动消弧线圈对单相永久性接地故障处理试验:把Ⅲ段母线上安装的ZGML-K自动消弧线圈和ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置轮换投入运行。调整故障试验场绝缘子旁对地并联安装的可调式间隙的大小为永久性接地故障值,用1~2 A的熔丝把间隙短接。依次把接地间隙接进柱上开关付边的A、B、C三相,把946馈线开关投入运行,合上故障场柱上开关,通过熔丝引燃单相对地短路电弧的方式产生单相永久性接地故障考该ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置和ZGML-K自动消弧线圈对单相永久性接地故障处理情况,特别是考核接地选线准确率。

ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置瞬时性接地故障试验数据见表1[1]。自动消弧线圈瞬时性接地故障试验数据见表2。

表3 ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置试验数据 Table 3 Test data of ZXC series active fault phase transfer grounding device

系统接地时间5.28 s 5.19 s 5.20 s接地相A B C接地线路946 946 946选相结果选线结果A B C A B C故障处理结果946跳闸946跳闸946跳闸

表4 自动跟踪补偿消弧装置试验数据 Table 4 Test data of automatic tracking compensation arc suppression device

接地相 A B C接地线路946故障残流18A选线结果945 94618A 946 94620A 948故障处理结果报945线接地报946线接地报948线接地系统接地时间12.7 s后人工跳闸10.5 s后人工跳闸12.1 s后人工跳闸

由表3可得,发生单相永久性接地故障时,ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置能够准确选出故障线路并立即跳闸,准确率达到100%。而表4显示,自动跟踪补偿消弧装置,不仅容易选错故障线路,而且故障处理时间久。

3.3 10 kV配电线路单相断线经过渡电阻接地试验

酸度对各杂质元素的谱线发射强度有一定影响。改变盐酸和硝酸的加入量,按实验方法测量含5.00g/L Co基体的1.00mg/L各待测元素的发射强度,结果如图3所示。由图3可以看出,溶液酸度在2%及其以下对各元素的谱线强度影响不大,但随着酸度增加,各元素谱线强度均有不同程度的衰减。故实验选择2%硝酸、2%盐酸作为待测溶液的介质。

表5 ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置试验数据 Table 5 Test data of ZXC series active fault phase transfer grounding device

系统接地时间5.28 s接地相A接地线路946选相结果A选线结果946故障处理结果946跳闸

由表5可得,发生单相断线经过渡电阻接地时,ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置同样可以准确选出故障线路,并进行快速跳闸,保障人身安全。

4 试验结果分析

4.1 两种中性点接地设备对瞬时性接地故障的处理数据分析

从试验结果可看出,配电网自动消弧线圈在处理瞬时性接地故障时,电弧持续4 s后不能自行熄灭,最后人为断开故障场柱上开关后才切断故障;ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置在处理瞬时性接地故障时,整个系统接地时间为241.8 ms,这其中还有接地开关对地合闸的210 ms(接地设置时间),故障点电弧的持续时间仅为31.8 ms。自动消弧线圈在处理瞬时性接地时没能消除瞬时性接地电弧,主要是因为经自动消弧线圈补偿后的故障残流没有控制好,故障残流达19 A,大于熄弧临界值,所以不能使瞬时性接地电弧熄灭[2]

4.2 两种中性点接地设备对永久性接地故障的处理数据分析

从试验结果可看出,配电网自动消弧线圈在处理永久性接地故障时,由于其选线装置没投跳闸,但3次永久性故障仅有1次正确,接地选线准确率为33%;ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置在处理永久性接地故障时,由于选线装置直接作用于故障开关跳闸,加上1次断线故障共进行了4次,其选相、选线准确率都为100%,特别是配电线路单相断线经过渡电阻接地时选相、选线正确,完全可以把装置的选线结果用以跳闸,以快速切断发生断线永久性接地的故障线路,确保人身安全。

4.3 两种中性点接地设备对弧光接地过电压的限制

由于试验时没有安装过电压检测仪,无法确定产生的弧光接地过电压幅值,但在自动消弧线圈在处理瞬时性接地故障时,明显听到间隙放电的声音逐渐增大,这是间隙放电时产生了幅值逐渐增大的弧光接地过电压所至。因为在消弧线圈接地方式时,如果经消弧线圈补偿后的故障点的残流大于熄弧临界值而无法使瞬时性故障电弧在一定的时间内可靠熄弧,在接地电流过零时有暂时性的熄灭,过零点后,随着故障点恢复电压的升高,当超过故障点绝缘强度后将再次对地重复击穿。虽说消弧线圈的作用可使故障相的恢复电压上升的速度降低,对消弧有利,但是消弧线圈补偿后的残流如果大于熄弧临界值,接地电弧不能可靠地快速熄灭,产生间歇性的对地电弧,产生的弧光接地过电压会比中性点没有消弧线圈时还高[3]。这是因为弧线圈的存在,故障点从过零熄弧到重燃的时间较长,增加了原来电弧通道的去游离时间,使电弧到恢复电压最大时这一最不利的时刻才发生击穿,从而产生较高幅值的弧光接地过电压,使弧光接地过电压的幅值逐渐增大,使间隙放电声音越来越响。而ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置在处理瞬时性接地故障时,故障点电弧的持续时间仅为31.8 ms。为1个半周波,间歇性的电弧持续时间短,不会引起电网电磁能的振荡,因而不会形成高幅值弧光接地过电压[4]

5 结论

这次110 kV沙土变电站所做的试验是在同等条件下,对不同的中性点接地设备做的,通过试验结果可以得出如下结论:

1)配电网中性点经自动消弧线圈接地时,如消弧线圈补偿后的残流控制不到熄弧临界值以下,并不能使瞬时性接地故障恢复,故障点接地电弧的作用可能会产生较高幅值的弧光接地过电压,接地电弧的持续发展还可由单相瞬时性接地电弧破坏相对地或相间绝缘,由单相瞬时性接地故障发展为永久性接地故障或相间短路故障,也就是说:如消弧线圈补偿后的残流控制不好,不能提高供电可靠性[5-8];ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置在处理瞬时性接地故障时,故障点电弧的持续时间仅为31.8 ms,故障点电弧持续时间短,不会对故障点绝缘造成破坏,不会产生弧光接地过电压,瞬时性单相接地故障能快速恢复,因而能大幅度地提高供电可靠性。

2)配电网中性点经自动消弧线圈接地时,由于单相接地不跳闸,接地选线准确率不高,不能及时选出切断故障线路,当发生配电网断线接地时,故障点不能及时脱离电源,因而故障点存在极大的安全风险;ZXC系列主动干预型故障相转移接地装置能对故障性质进行智能判断[9-10],在判断故障为永久性接地故障时,能快速选出并切除故障线路[11-12]

特别是在配电线路单相断线经过渡电阻接地故障时,故障点的接地电流被转移,电位被钳制到接近于零[13-15],能在较短的时间内切除故障线路,确保了故障点的安全。

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晏锋
《电瓷避雷器》 2018年第02期
《电瓷避雷器》2018年第02期文献

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