快速开关型消弧及过电压保护装置在6kV系统的应用

摘要：6kV系统供电采用的是中性点不接地系统，发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对负荷的连续供电，系统可运行1～2 h，这是小电流接地系统的最大优点;但是当系统发生单相间歇性弧光接地故障时，由于电弧多次不断的熄灭和重燃，导致系统对地电容上的电荷多次不断的积累和重新再分配，在非故障相的电感—电容回路上引起高频振荡过电压。

关键词：消弧及过电压保护装置;中性点不接地系统;石化企业电网

一、前言

6kV系统供电采用的是中性点不接地系统，发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对负荷的连续供电，系统可运行1～2 h，这是小电流接地系统的最大优点;但是当系统发生单相间歇性弧光接地故障时，由于电弧多次不断的熄灭和重燃，导致系统对地电容上的电荷多次不断的积累和重新再分配，在非故障相的电感—电容回路上引起高频振荡过电压。6kV馈线以电缆线路为主，供电网绝缘击穿的可能性大大提高（局部放电会造成绝缘的积累性损伤），对于电缆线路弧光接地时，经测试非故障相的过电压可达4～7倍。最终在非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成为相间短路事故。这种电缆单相接地引发的电缆短路事故危害极大，可造成设备损坏和大面积晃电，致使装置停车。消弧装置能及时发现各线路的单相非金属接地故障，将单相非金属接地转变为单相金属直接接地，运行人员根据小电流装置的选线情况，及时切除故障线路，保护电气设备，并避免事故扩大。本文通过一起6kV线路的单相弧光接地事故案列分析该装置在系统发生弧光接地时的动作情况。

二、快速开关型消弧及过电压保护装置简介

某6kV变电站采用快速开关型消弧及过电压保护装置（消除弧光接地）+小电流选线装置（用于馈线回路检测）+流敏型消谐装置（电压互感器及熔丝安全）配置，当系统发生單相电弧接地时，在40ms之内将弧光接地快速地转化为金属接地，（其中故障相真空接触器合闸时间小于10ms），并将接地点电弧电流减少到零，从而使弧光熄灭，系统过电压被限制在相电压值的√3倍以内，最大可能地防止间隙性弧光接地故障的发展。且在弧光发生的同时配有小电流选线装置可以准确选出是哪一路馈线接地、开关柜号、接地时间、接地电流大小并将信号传到电气控制室，便于运行人员迅速排除故障。

三、事件经过

某日，6kV变电站后台报警“I段6126消谐接地故障”、“I段6126消谐A相动作”、“I段6126小电流第一段故障”、“6112柜线路接地（14号）”、“I段6126消弧A相动作”、“I段6126消弧弧光接地”、“I段6126消弧A相动作”，现场检查确认I段消弧柜A相接触器吸合。空分一线6112对侧倒方式停电后，接地故障消失。经检查，空分一线对侧6117柜（P-1/1）高压柜电缆室侧板滑落至避雷器A相桩头处发生单相弧光接地。

3 消弧装置动作情况分析

3.1 小电流选线装置动作情况

查看小电流接地选线装置历史记录，选线为14号线（化工一线），零序电流27.4A，达到选线动作值（零序电压大于15V，零序电流大于5A），选线正确。

3.2 快速开关型消弧及过电压保护装置动作情况

通过故障录波，我们可以看出18：04 6kV I段A相发生接地，经过4到5个波形（90ms左右）消弧柜A相动作，从波形图上可以看出：消弧柜A相动作前6kV I段电压值（UA：24V、UB：109V、UC：85V、UN：87V），达到消弧柜动作条件（接地相电压大于5V为弧光接地小于5V为金属接地，非接地相电压大于85V，零序电压大于50V），消弧柜正确动作。

18：49接地故障切除后，复位消弧柜控制器，A相接触器断开后经过120ms系统电压恢复正常。18：58 系统发生谐振持续4s左右，由于6kV I段电压值（UA：36V、UB：72V、UC：106V、UN：83V）未到达消弧柜动作条件非接地相电压大于85V，消弧柜未动作。

3.3流敏型消谐装置动作情况

查看免谐装置历史记录，装置动作两次，一次动作在系统发生弧光接地时，一次发生在当系统接地消失后，流过PT一次中性点的涌流最大为88mA，经消谐装置流敏电阻消耗，480ms后电压正常。通过故障录波可以看出两次均达到动作值（开口电压大于15V），均为正确动作。

本次单相弧光接地事故发生后，小电流选线及消弧及过电压保护装置动作正确，消弧装置及时将弧光接地转化为稳定的金属接地，流敏型消谐装置抑制了系统的谐振，未引发次生事故，保证了系统的安全稳定供电。

四、结束语

通过消弧及过电压保护装置的主动干预可以减少单相接地故障给电网运行带来的不良影响，但我们还要积极改善设备的运行条件，及时消除设备缺陷，保持设备的清洁，提高设备的绝缘水平。同时，完善相关典型事故预案，还要提高运行人员的技术水平，缩短查找处理接地故障的时间。

参考文献：

[1]《35kV变电站中性点接地方式研究》，中国电力出版社，2006

[2]《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》国家电网公司，2012.

[3]唐涛，《发电厂与变电站自动化技术及其应用》中国电力出版社，2005

作者简介：梅云峰（1982-），男，工程师，2007年毕业于西安石油大学电气工程及其自动化，在乌石化热电厂从事电气相关工作。

中国石油乌鲁木齐石化分公司热电厂 新疆乌鲁木齐 830019