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小电流接地选线装置误动作原因分析和相关处理措施
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专注微机保护

时间 : 2020-04-07 06:00 浏览量 : 111

摘要:本文分析了一起小电流接地选线装置误动作事故,通过检查分析确定事故原因在于此选线装置动作时不具备方向判别功能,只选择5次谐波零序电流最大的。通过技术改造为中性点经小电阻接地,利用保护装置的零序电流保护实现单相接地跳闸功能,以避免此类问题的再次发生。

小电流接地选线装置

 
0引言

35kV电压等级的光伏电站中性点大都采用非直接接地方式,中性点经消弧线圈接地系统应配置小电流接地选线装置实现跳闸切除汇集线单相接地故障,中性点经电阻接地系统应利用零序电流保护实现跳闸切除汇集线单相接地故障。

1事故过程1.1事故现象描述

某35kV电压等级的光伏电站容量为20MW,通过1回送出线路接至对侧变电站,35kV单母线所带负荷为接地变315开关,SVG 316开关及SVG变压器,#1集电线311、#2集电线312、#3集电线313开关,中性点经消弧线圈接地,汇集线路采用电缆线路,电缆总长度3km。

某日,后台监控系统报“消弧线圈控制柜报警”、母线电压A相降低,B相和C相升高,#3集电线313开关和#2集电线312开关跳闸,小电流接地选线装置显示被选线路是这两个汇集线开关。

1.2事故检查过程

此小电流选线装置动作条件为:零序电压达到30V判断为接地,当线路的零序电流二次值达到20mA就动作跳闸。查看故障录波图确认两条汇集线零序电流达到20mA。

组织人员测量汇集线电缆及所带箱变、箱变电缆绝缘正常、交流耐压试验正常,没有发现接地故障点。

通过图1可看出3条集电线和接地变的零序电流同相位,中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时,故障线路的5次谐波电流值等于系统非故障线路5次谐波电流值的总和,故障线路零序电流方向与非故障线路零序电流方向相反,其方向由线路指向母线。

图1 零序电流故障录波图

小电流接地选线装置

经检查一次设备正常,此站并未发现接地故障点,并根据故障录波图分析确认两条集电线路跳闸是小电流选线装置误动作。

后经联系调度得知:接在同一个变电站的另外一个用户发生单相接地后,零序电压和零序电流满足动作条件后,导致小电流选线装置误动作。

2小电流选线装置误动作原因分析2.1检查零序CT极性小电流选线装置的零序电流取自每个间隔的零序CT。检查零序CT极性正确,以母线侧指向线路侧为正方向,零序CT标有“P1”端朝向母线,零序CT标有“P2”端朝向线路;二次端子的极性满足选线装置接线要求,L接S1,N接S2。为了防止电磁干扰造成的采样误差,二次电缆都采用屏蔽电缆,并且屏蔽层两端接地。经过检查确认此站零序CT极性正确。2.2检查零序CT安装位置零序CT位置安装错误将导致发生接地故障时采集不到零序电流,造成小电流选线装置不能正确动作。零序CT正确安装位置是:电缆接地线与电缆金属屏蔽层的焊点在零序CT以上时,电缆接地线应穿过零序CT后再接地;电缆接地线与电缆金属屏蔽层的焊点在零序CT以下时,电缆接地线应直接接地,而不用再穿过零序CT。经过检查确认此站零序CT安装位置符合规定要求。2.3检查零序CT的变比及绝缘此站零序CT变比为200/5,经过变比实验确认变比正确,并且精度和灵敏度都满足要求。用500V兆欧表测量零序CT对地绝缘电阻正常。2.4总结

通过分析,认为导致这起小电流接地选线装置误动作的原因:此选线装置不具备方向选择性,同时联系厂家技术研发人员得到同样答复,此装置只要满足零序电压和零序电流动作条件后就发跳闸指令,存在站外发生单相接地故障导致此站小电流接地选线装置误动作的安全隐患。

3整改措施3.1中性点接地方式

3.1.1 中性点经消弧线圈接地方式

此接地方式是在中性点与大地之间安装一个可调节的电感线圈,当系统发生单相接地时,电感线圈产生感性电流,补偿接地点的容性电流,使故障点残流变小达到灭弧的目的,但不能限制弧光短路所产生的暂态过电压。

由于暂态过电压属于高频电压,但电感线圈对高频电压相当于开路。暂态过电压为额定电压的3-4倍,容易造成设备绝缘击穿导致事故范围扩大。

虽然此接地方式配置了小电流接地选线装置动作跳闸用于切除汇集线单相接地故障,但由于消弧线圈只能在35kV母线侧对接地电容电流进行过补偿,很难做到准确选线切除故障,装置会误动或拒动,单相接地有可能发展为相间短路,造成设备损坏等严重事故。

3.1.2 中性点经小电阻接地方式

此接地方式是在中性点与大地之间安装一个电阻,当系统发生单相接地时,能限制过电压并能快速准确区分故障相电流和非故障相电流,利用保护装置的零序电流保护将故障点与系统隔离,将故障点控制在最小范围。

3.1.3 中性点接地方式的选择

光伏电站的汇集线路多数采用电缆线路,少数采用电缆线路与架空线路混合,实际应用中电缆头的故障率较高,需要停电后及时处理。《国家电网十八项重大反事故措施》要求光伏电站汇集系统的单相故障应快速切除,汇集线应采用经电阻接地或消弧线圈接地。通过对中性点两种接地方式的对比分析,结合此站汇集线路形式及小电流选线装置不具备方向选择性,由此认为中性点经小电阻接地更符合此站实际情况,并满足相关规范要求。3.2中性点经电阻接地改造方案

3.2.1 单相接地电容电流计算

此光伏电站的接地电容电流主要由汇集线路的所有电缆线路提供。根据电力工程电气设计手册中的公式 Ic = 0.1UeL(Ic为单相接地电容电流A,L为电缆总长度km,Ue为系统额定线电压kV)可得电缆单相接地电容电流。

整个系统的电容电流除了电缆线路外,还包括变压器及配电设备的电容,所以整个电站的总电容电流为Ic再乘以1.3,即总电容电流为 0.1×35×3×1.3=13.65A。

3.2.2 接地电阻值计算

接地电阻的选择除了保证将暂态过电压限制在2.5倍相电压以下,同时还要满足能向保护装置提供足够大的电流。大量已并网电站实践证明;当 IR = 5Ic 时,保护装置的灵敏性能满足系统发生接地故障的要求。IR 取短时允许通流100A。

光伏电站接地电阻为:

R = U/IR = 20208/100 = 202Ω

式中,R为接地电阻值Ω,U为系统相电压V。

3.2.3 接地变压器容量计算

考虑变压器过载能力,根据《电力工程电气设计手册》中的公式:Se =1.732×Ue×IR/3×10.5 = 200 kVA,此站现有接地变压器容量为100 kVA,需要更换成容量为200 kVA的接地变压器。按照零序CT选择选择,应选择变比为200/5,5P10,5VA的零序CT,此站零序CT满足要求,无需更换,只需要将零序CT二次接线由小电流接地选线装置改接至本间隔的保护装置。

3.3实际整改结果采购满足要求的接地变压器和接地电阻,完成设备安装和接线后,由供电局整定计算单位下发零序电流保护定值,经保护传动试验正常,检查设备满足带电条件后投入运行。

此后,站外发生接地故障此站不误动,站内发生接地故障依靠保护装置的零序电流保护可准确迅速切除故障,保证其他设备运行正常。

4结语

随着光伏电站电缆线路的逐渐增多,系统发生单相接地故障时对地电容电流也在增加,选择合适的中性点接地方式应综合结合考虑汇集线路形式、选线装置及保护装置实际运行情况。合理的中性点接地方式能有效提高光伏电站安全运行水平,当汇集线路发生单相接地故障后能有效缩小故障范围。

文章来自电力微机保护网

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