喻建冬，李付博，王振奇，賈 俊

（1. 洛鉬集團(tuán)選礦三公司，河南 洛陽 471500；2. 洛鉬集團(tuán)選礦二公司，河南 洛陽 471500）

1 概述

經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電力系統(tǒng)的安全運行及供電可靠性顯得越來越重要。長期以來，我國3－35 kV的配電網(wǎng)大多采用中性點非直接接地運行方式。這種運行方式在單相接地時允許短時間帶故障運行，因而大大提高了系統(tǒng)的供電可靠性。但隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)的擴(kuò)大及電纜出線增多，系統(tǒng)對地電容電流急劇增加，單相接地后流經(jīng)故障點的電流較大，電弧不易熄滅，容易產(chǎn)生間歇性弧光接地過電壓，同時由于電磁式電壓互感器鐵芯飽和時容易引起諧振過電壓，導(dǎo)致事故跳閘率明顯上升。

根據(jù)生產(chǎn)需要，我公司10 kV電力系統(tǒng)在運行時采用中性點不接地方式運行，我們知道中性點不接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時，系統(tǒng)的三相電壓平衡并不破壞，可以維持供電。但是其他兩相對地電壓將升高到故障相倍即線電壓，而電網(wǎng)中的電氣設(shè)備，如變壓器、電壓互感器、電流互感器、斷路器、電纜線路對地絕緣水平，雖能滿足長期承受線電壓作用的要求，但對于供電網(wǎng)中發(fā)生單相弧光性接地時故障就顯的較嚴(yán)重了。因為間歇性弧光可以造成最大峰值可達(dá) 3.5倍的相電壓峰值，這樣勢必造成固體絕緣的累積性損傷和絕緣薄弱環(huán)節(jié)即被損，使事故擴(kuò)大，造成設(shè)備擊穿和短路等重大事故。同時由于線路中的弧光性過電壓，致使部分電壓互感器飽和，諧振和過載甚至燒毀。嚴(yán)重的還能造成避雷器爆炸，變壓器損壞及產(chǎn)生一定火災(zāi)隱患，更為嚴(yán)重的可以誘發(fā)供電線路的大諧振，造成變壓器爆炸，使綜合保護(hù)嚴(yán)重受損，使變配電系統(tǒng)全面崩潰。

消除間歇性弧光接地故障和限制弧光接地過電壓的主要措施傳統(tǒng)上是在電網(wǎng)的中性點對地之間安裝消弧線圈。利用消弧線圈的補(bǔ)償作用，一方面減少單相接地時通過接地點的接地電流，使接地故障不至于迅速擴(kuò)大，延長帶接地故障運行的時間；另一方面可以延緩恢復(fù)電壓的上升速度，利于熄弧。雖然消弧線圈具有補(bǔ)償電網(wǎng)的接地電容電流，減緩接地故障電流的破壞作用，降低故障相恢復(fù)電壓的上升速度，使電弧易于熄滅等優(yōu)點；但存在著成本較高，占地面積大；選型、安裝、運行及維護(hù)較復(fù)雜；裝置自身故障率較高；限制過電壓能力較差；不能完全消除間歇性弧光接地；永久性接地故障點流過故障點的殘流仍然存在；接地選線準(zhǔn)確率較低等缺點。

針對消弧線圈的不足，在建站時，我們選用了KWX型微機(jī)消弧及過電壓保護(hù)裝置，并且選用了DW2000J型小電流接地選線裝置來實現(xiàn)故障線路的選擇問題，通過實際運行，證實兩個裝置能夠很好配合，實現(xiàn)了解決消弧以及故障處理的問題，具有普遍使用性。

2 KWX微機(jī)消弧及過壓保護(hù)裝置原理圖及基本原理

KWX微機(jī)消弧及過壓保護(hù)裝置原理圖，見圖1。

主要組成：分相真空接觸器、DCB過電壓保護(hù)器、微機(jī)控制器、高能限壓限流器、電壓互感器、快速熔斷器、隔離開關(guān)、可變電抗器等。

KWX微機(jī)控制器通過PT始終對電網(wǎng)電壓和中性點電位進(jìn)行監(jiān)測，并實時自動測量系統(tǒng)的電容電流，KWX根據(jù)電網(wǎng)三相電壓幅值、相位、不平程度以及中性點位移電壓的幅值和相位等，自動判斷系統(tǒng)發(fā)生的故障性質(zhì)，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，KWX首先根據(jù)所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，判斷相別及接地屬性，根據(jù)接地屬性，KWX做出如下處理：

（1）如果接地故障屬于穩(wěn)定的金屬性接地，則KWX發(fā)出故障相別及接地屬性（金屬性接地）報警信號。

（2）如果接地故障屬于不穩(wěn)定的間歇性弧光接地時，則除判斷相別及接地屬性并報警外，KWX控制器迅速發(fā)出指令，使故障相的高壓真空接觸器閉合，將可變電抗器投入，由可變電抗器將故障相的電流降低，使弧道電流限制在一定的范圍內(nèi)，且可變電抗器吸收大部分的電弧激勵能量，降低殘流，使弧道的恢復(fù)電壓上升速度減緩，保證電弧的可靠熄滅。

（3）消諧功能的實現(xiàn)：通過對零序電壓幅值和相位的檢測，KWX控制器將限流電抗器投入系統(tǒng)中，由于限流電抗器的作用降低并限制了諧振電壓的諧振源，從而達(dá)到消諧的目的；同時控制器具有二次消諧功能，防止 PT鐵磁諧振對電網(wǎng)的沖擊，保護(hù)了PT的正常運行。

（4）DCB組合式過電壓保護(hù)裝置，由放電間隙和氧化鋅壓敏電阻組成，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短暫的雷電和各種操作過電壓時，由其限制并吸收。它具有很高的保護(hù)性能和可靠的穩(wěn)定性，能承受較高值間的暫態(tài)過電壓而不損壞，在后續(xù)保護(hù)裝置動作前，對系統(tǒng)出現(xiàn)的弧光或諧振過電壓能進(jìn)行一定的限制。在絕緣水平下降較大的情況下，能將過電壓限制得較低，由過電壓沖擊引起的單相接地、短路、諧振等事故就會越少。

（5）圖中設(shè)置的組合式過壓保護(hù)裝置分別跨接三相母線與地之間，RD1為限流式熔斷器，JZa－z為開關(guān)的常開觸頭，正常運行時三相觸頭相互閉鎖，當(dāng)閉鎖失靈造成同時合兩相或三相的誤動作或外因造成兩相短路時，裝置中的限流熔斷器將迅速熔斷，切斷短路點并通過熔斷器撞針實現(xiàn)報警。

3 兩種裝置在實際運用中的效果

KWX微機(jī)消弧及過壓保護(hù)裝置和DW2000J型小電流接地微機(jī)選線裝置，同時監(jiān)測電網(wǎng)，同時運行，但又獨立工作，互不干擾，最大限度的提高了消弧、過電壓保護(hù)及接地故障選線的質(zhì)量，當(dāng)出現(xiàn)接地問題時，KWX判斷是弧光接地還是金屬性接地，如果是金屬性接地，KWX報警并顯示故障相別，同時DW2000J在工作，判斷出故障相別及線路，等待電氣維修人員處理；當(dāng)出現(xiàn)弧光接地時，KWX動作，消除弧光，并報警，同時DW2000J也在工作，判斷出故障相別及線路，等待電氣維修人員處理。實際運行表明，兩者的綜合運用，電網(wǎng)的接地問題得到有效解決，最大限度的保證電網(wǎng)及設(shè)備的安全、有效運行。并且兩種裝置都采用微機(jī)元件作為中央處理單元，且都是成套使用，配套設(shè)備先進(jìn)，具有故障響應(yīng)時間快、精度高、人機(jī)界面友好、調(diào)試簡單等特點。使用后大大方便了維修電工，減輕了維修電工的工作量，減少了故障查找時間，提高了工作效率。

在我公司10 kV電網(wǎng)運行近5 a中，出現(xiàn)接地故障，兩種裝置配合使用能快速消除故障，達(dá)到了預(yù)期目的。

處理問題實例：近日，A高壓開關(guān)站某一路出線為一600 kW高壓異步電動機(jī)帶動山特維克圓錐破碎機(jī)，在運行過程中，電機(jī)隨破碎機(jī)震動，由于在接線時螺絲沒固定好，連續(xù)的震動造成電機(jī)接線大幅松動，造成出現(xiàn)弧光接地現(xiàn)象，A站KWX微機(jī)消弧及過壓保護(hù)裝置迅速動作，但是由于弧光連續(xù)出現(xiàn)，造成連續(xù)消弧動作，維修人員在查看DW2000J型小電流接地微機(jī)選線裝置的報警信號后，快速確定故障線路，停機(jī)檢查，排除故障。

4 現(xiàn)有微機(jī)消弧和選線裝置在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的探討

筆者在寫此文時，查閱了大量資料，包括設(shè)計資料、論文、設(shè)備使用說明書、文獻(xiàn)以及網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備使用單位對各種微機(jī)消弧和選線裝置的評價。電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及使用，使電網(wǎng)接地問題得到了有效的解決，但也存在一定的問題，如微機(jī)消弧裝置在應(yīng)用過程中，出現(xiàn)接地現(xiàn)象，同級高壓開關(guān)站的微機(jī)消弧裝置也會動作，而有的高壓開關(guān)站未安裝微機(jī)消弧裝置和選線裝置，這給故障的處理帶來不小麻煩。在微機(jī)選線方面，選線原理提出了很多，但受故障特征多樣性、隨機(jī)性、不穩(wěn)定性以及暫態(tài)量多變等多方面的影響，微機(jī)選線裝置設(shè)計單位往往選擇一種或幾種原理作為選線判據(jù)，綜合所有原理作為判據(jù)設(shè)計選線裝置，受配套設(shè)備、安裝質(zhì)量、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等多方面因素影響一般不采用。在選擇選線裝置時，要根據(jù)工廠電網(wǎng)實際情況選擇，以達(dá)到最佳效果，如我公司選擇的DW2000J型小電流接地微機(jī)選線裝置就能夠滿足本公司電網(wǎng)的運行需求。

5 結(jié)束語

KWX微機(jī)消弧及過壓保護(hù)裝置和DW2000J型小電流接地微機(jī)選線裝置的綜合運用，有效的解決了本單位10 kV電網(wǎng)接地問題，達(dá)到預(yù)期目的，保證了電網(wǎng)及設(shè)備的安全運行。隨著電子技術(shù)以及單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展、配套檢測設(shè)備以及技術(shù)的發(fā)展、理論的不斷提出，電網(wǎng)接地問題必將得到更好的解決。

1 李潤先.中壓電網(wǎng)系統(tǒng)接地實用技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2002

2 牟龍華、孟慶海.供配電安全技術(shù)［M］.北京：機(jī)械出版社，2003

3 丁書文.電力系統(tǒng)自動裝置原理［M］.北京：中國電力出版社，2007