变电站开关场接地线过热原因分析及对策

2020-04-25曹文东

山西电力 2020年1期

赵诣，赵金，曹文东

（1.国网新疆电力有限公司检修公司，新疆乌鲁木齐 830000；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原 030001）

0 引言

随着我国电网对新能源的不断接纳，为补偿谐波污染及无功冲击，变电站内无功补偿设备负荷不断增加。安装在超高压变电站的并联电抗器大都是干式空心电抗器。干式空心电抗器因自身原理及结构原因在运行期间会在其周边空间内感应出强磁场[1]。根据电磁感应原理，强磁场会在邻近空间内产生感应电动势，进而造成环形回路发热，存在导致人身伤亡及设备损坏的安全隐患[2]。

1 端子箱接地线发热

1.1 过热情况

2019 年5 月，某超高压变电站运行检修人员发现66 kV 2 号并联电抗器6612 端子箱电缆屏蔽（铠装）接地线发热并已灼烧，温度为110 ℃，现场环境温度为24 ℃。现场紧急将66 kV 2 号电抗器退出运行。

退出运行后对66 kV 2 号并联电抗器6612 端子箱电缆屏蔽（铠装）接地线进行测温检查，此时相邻66 kV 3 号并联电抗器处于运行状态，发热铠装接地线（回路号L12-282D：KE）与屏蔽接地线（回路号L12-282D：PE）温度为55 ℃，其余接地线温度为23～26 ℃，现场环境温度为25 ℃。

图1 为现场接线示意图。用钳形电流表测量现场所有接地线电流，发热铠装接地线（回路号L12-282D：KE）电流为35.4 A，发热屏蔽接地线（回路号L12-282D：PE）电流为35.4 A，铠装接地线（回路号L12-191C：KE）电流为5.5 A，屏蔽接地线（回路号L12-28191C：PE）电流为5.4 A，其余接地线均为正常值，二次接地铜排至等电位地网连接线电流为41.8 A，箱体右侧扁铁电流为43.3 A，用万用表测量一二次接地铜排压差为0.625 V。

图1 现场接线示意图

1.2 过热原因

6612 端子箱所在开关场有2 号、3 号等多个干式空心电抗器，干式空心电抗器因自身原理及结构原因在运行期间会在其周边空间内感应出强磁场。根据电磁感应原理，干式空心电抗器感应出的磁场会在相邻导体中产生感应电动势，若此时导体是环形回路，则会在环形回路中产生电流进而发热；若此时导体环形回路电阻较小，根据欧姆定律，产生的电流将会较大，长时间运行将会造成发热烧损问题。经研究分析，产生导体环形回路的原因是电缆终端头中铠装接地线与屏蔽接地线发生短路，详情见图2。

图2 电缆的终端头短路示意图

2 智能组件柜接地线发热

2.1 发热情况

2019 年4 月，某超高压变电站基建发现66 kV 7 号并联电抗器6617 智能组件柜智能终端与合并单元故障，电源插件损坏。智能终端与合并单元分别连接的外壳接地线与电源接地线均发现发热灼烧情况。

现场基建人员在发现发热灼烧后迅速将接地线拆除，后经检查发现等电位地网与主地网之间导线存在125.7 A 电流。拆除接地线前的智能组件柜接线方式如图3 所示。

图3 智能组件柜接线方式示意图

2.2 发热原因

施工基建单位在安装智能终端和合并单元时认为，装置直接与柜体构架相连，所以装置外壳接地应接一次接地铜排；装置电源属于二次回路，所以装置电源插件接地应接二次接地铜排。由于智能终端和合并单元装置内部已将装置外壳接地点与电源插件接地点短接，故造成一次接地铜排、二次接地铜排、等电位地网、主地网与智能终端和合并单元装置接地形成环状形回路，进而发生发热问题。

3 解决发热的措施

长期以来，对变电站开关场接地线以及箱体、柜体接地铜排的接线与安装问题一直存在争议。由于前期电力行业的规范、标准、反措对此问题的描述不统一、不清晰，造成了柜体箱体内存在一次接地铜排、二次接地铜排的做法[3]。

一次接地铜排直接与箱体柜体相连，连接一次接地铜排的接地线有电缆铠装接地线与装置外壳接地线。二次接地铜排经导线与等电位地网相连，再经由导线连接主地网，连接二次接地铜排的接地线有电缆屏蔽接地线与装置电源插件接地线[4]。

变电站中主要涉及的接地方式包括参考接地、装置接地和电缆接地。由于继电保护有些信息辨认需要有统一的零电位作为参考，所以对于有电位参考用途的接地线必须入二次等电位接地铜排。装置接地的功能是当装置漏电、装置外壳带电时，电流能流入大地保证外壳与地电位相等，从而保障人身安全；电缆接地的主要目的是防止电场与磁场对电缆的干扰。

综上可知，电缆铠甲不承担电缆屏蔽功能，且电缆铠甲电阻较大也不能屏蔽外界电磁干扰，所以电缆铠甲无须接地；智能终端与合并单元装置设备外壳本身就与箱体构架相连，即使与箱体构架连接不可靠，装置本身也通过电源插件接地线与二次接地铜排相连，无须连接一次接地铜排。所以，开关场取消一次接地铜排，尽量使用二次接地铜排，这样不会对设备的正常运行造成危害，同时可以有效地避免因变电站开关场高磁场环境造成的接地线发热危害。