一种新型配网综合管控系统在鞍钢电网的应用

2020-07-24迟秀华

冶金动力 2020年6期

迟秀华，韩帅，李达

（鞍钢股份有限公司能源管控中心，辽宁鞍山 114000）

1 概述

小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，国内大部分66 kV 及以下中压电网都采用这种接地方式。它的优点是单相接地允许短时运行，从而提高供电的可靠性，缺点是故障引起的相电压升高对系统的绝缘性能构成很大威胁。

人工倒闸操作进行选线时间过长，无法迅速查出故障线路。传统的接地选线装置主要通过检测各线路零序电流的大小，判断零序电流最大的线路为接地线路，存在测量信号数据处理手段简单，不能从微弱的信号中准确提取数据，影响选线准确率，致使传统接地选线准确率不高。为此，在02 变安装了一套新型配网综合故障管控系统，配合无线组网的选线装置，来提高选线的准确率。

2 构成原理

新型配网综合故障管控系统配合无线组网的选线装置，通过与母线直接连接的接地开关将单相接地相转为死接地，将所有接地电容电流转移至其自身的接地开关，利用接地电流转移前后对所有线路的电容电流大小及方向进行比较，判定变化量最大且方向发生改变的线路为接地线路。算法方面采用了阻抗瞬变法和最大增量法相结合，构成了各种判据有效优势互补，大大提高了选线的准确率，能对各类单相接地故障做出正确选线。

新型配网综合故障管控系统，主要由配网综合故障管控柜与限谐式母线电压监测柜组成，如图1所示。

图1 新型配网综合故障管控系统

当开口三角电压UΔ 由低电平超过设定的高阻接地电压整定值时，表明系统发生高阻接地故障，微机综合控制器ZK 立即启动中断，微机综合控制器根据PT 二次输出信号Ua、Ub、Uc 进行故障相别判别，并发出指令使接地相快速开关动作合闸，快速熄灭接地点的电容电流，保护设备和人体安全。当系统发生单相弧光接地故障时，综合控制器控制故障相接地开关合闸，将故障相直接接地，熄灭接地电弧并将弧光接地过电压限制在线电压水平，控制故障的发展。同时装置通过无线组网，统一采集总站和分站接地电流数据，不但保证信号不受距离影响，同时保证了信号的准确性，提高了选线的准确率，同时可将故障信息及时发送至移动手持设备提醒用户。

3 设备安装方案

02 变电所10 kV 母线I、II、III 段，分别由1#、2#、3#变压器各带一段，正常分列运行。母线配出包含子站58 变10 kV II 段，73 变10 kV I 段，62 变10 kV I、II段，63变10 kV I、II段等。

设备安装方案是02#变10 kV 母线I 段、II 段及III 段上各安装一套SHK-KX 配电综合故障管控系统，在02 变单独制作接地极（接地电阻测试3.4 Ω）。在58#变电所10 kV 母线II 段安装一台小电流选线屏柜，在73#变电所10 kV 母线I 段安装一台小电流选线屏柜，在62#、63#变电所10 kV 母线I、II 段各安装1 台小电流选线，4 台选线组屏为1 台屏柜。零序电流互感器安装于所有配出开路，通过信号电缆接入各选线屏柜中，从而实现当02变（总站）或各子站10 kV 系统发生单相接地故障后，配电综合故障管控系统将故障相接地开关合闸、接地，熄灭接地电弧，控制铁磁谐振，避免主变中性点振荡等问题的发生。

4 设备测试方案

设备安装后，进行了模拟测试及现场真实的1∶1试验。

（1）微机综保模拟测试

施加二次电压量模拟单相接地故障：每相做瞬时性接地故障1次，检验装置动作逻辑、记录整组动作时间，装置动作后自动复位时间；每相做永久性接地故障1次，检验装置动作逻辑，记录装置在多长时间自动复位后又将故障相自动合闸；校验装置设定的开口三角定值的灵敏度，低于定值应可靠不动作，高于定值应可靠动作；校验装置动作后又发生另一相对地击穿的短路试验，已合闸接地开关应能快速分闸。选线各支路加电压电流信号，校验选线结果及报文。

（2）现场真实1∶1试验

现场做1∶1 接地故障试验，利用人工单相接地法开展性能试验来验证其使用效果。制作专用接地小车（包括保护用限流熔断器、接地接触器、控制箱、单相隔离刀、弧光接地放电间隙、金属接地通路等），根据生产工况调整线路及负荷并确定试验接地点。前后共进行了6 次不同的接地模拟实验，通过换相、换线、更换接地类型（高阻、弧光）等，装置正确率达到了100%，试验效果良好。

5 设备运行效果

设备投入运行，动作多次，下面针对2次设备动作及出现的问题时进行分析：

（1）2019年6月28日18:35:50，02变电所新选线装置后台显示10 kV 一母高压水除磷C 相接地；选线装置接地开关C 相动作，系统转为C 相死接地，调度中心通知热轧现场检查设备，热轧报有1 台给水泵电机接地，将故障设备停电后，02 变电所手动复归选线装置，接地解除。

通过接地报警波型（如图2）分析，选线装置在第4个周波处开始检测到零序电压异常并出现接地过电压（约2.5Ue），到第5 个周波处C 相快速开关动作（前后动作时间在一个周波以内），系统转为C 相死接地，同时选择高压水除磷线路接地，并将过电压限制在线电压水平。调度中心及现场管理人员直接找到接地设备，避免了选接地过程中的大量倒闸操作，现场产线生产未受影响。配电综合故障管控系统正确动作。

图2 接地报警波形

（2）2019 年8 月27 日17:10，10kV I 段报大连铸4#接地（后了解现场一台变压器接地后短路），3#选线装置控制柜右侧有放电痕迹，楼上后台后侧规约转换器及总选线装置短路，三段选线装置都动作（I段B 相、III 段B 相、II 段A 相），三段母线都是死接地。

将配电综合故障管控系统退出运行，对设备出现的故障进行原因分析：现场一台变压器接地后短路，初步判断在I 段选线动作过程中，I 段母线发生了接地并转化为短路故障，三个选线柜高压侧的接地与二次控制系统接地并列在一起进入新接地极（接地电阻3.4 Ω），接地极与变电所原地网之间未真正共地所造成的，本次出现了较大的短路电流，在短路的一瞬间系统残压过高，串入低压二次电缆中，导致柜体对接地网，装置电源模块放电烧损，引起控缆、通讯电缆、照明电缆短路，并引起其他两段选线装置误动作。

整改方案：首先将配电综合故障管控系统的一、二次接地分开，各自独立，避免高电压串入二次控制部分；其次重新制作接地极，降低接地电阻至1 Ω左右，与原地网多点连接。整改方案实施后，将设备投入运行，现设备运行良好。此次出现的问题也为今后的配电综合故障管控系统安装提供了改进经验。