1 事故情況簡介
近幾年,隨著城網的迅速發展,電纜線路的比例逐年增多,導致對地電容電流劇增。由于10~35kV系統單相接地引發的電網事故愈來愈多,由此帶來的經濟損失和社會影響也越來越大。
僅就北京供電局1998年7~10月的統計發現,由于10kV系統單相接地而引發的事故便達4起,有的造成全站停電,影響重要用戶供電,有的造成主變壓器損壞、開關柜燒毀和避雷器爆炸等,簡要情況如下:
(1)1998年7月6日,北京肖莊35kV4號母線34路B相發生單相接地,故障持續1h后,引發301開關內附CT主絕緣擊穿,開關爆炸起火,1號主變差動跳閘。2號主變在自投過程中經受一次出口短路沖擊,由于有載調壓開關重瓦斯繼電器因振動動作,2號主變也掉閘,造成全站負荷停電。
(2)1998年7月21日,北京北土城站10kV5號母線發生單相接地,在查找故障線路的操作過程中,把5號母線單相接地故障接到了3號母線上,引起211開關爆炸,并造成一臺進口全密封110kV、31.5MVA主變壓器因出口短路而損壞。
(3)1998年9月16日,北京古城站10kV5號母線發生單相接地故障,僅過158ms,222內相間短路起火,并將柜內二次線燒毀短路,直流保險熔斷,失去直流電源,保護無法啟動。2號變低壓側故障持續50s后,10kV4號母線又發生單相接地(201-4刀閘支瓶閃絡),單相接地持續35s后,造成201開關至CT引線三相短路,1號主變差動保護動作掉閘。2號主變低壓側故障持續1min25s后,110kV過流保護動作掉開112、302開關,切除了2號主變,全站停電。事故造成4面10kV開關柜燒毀,全站停電6h以上,并影響了重要用戶的供電。
(4)1998年10月25日,北京西羅園站10kV線路單相接地,引發了10kV避雷器爆炸、開關柜損壞以及10kV4號、5號母線停電事故,并出現人員傷亡。
2 原因分析
正常情況下,10~35kV中性點不接地系統發生單相接地,允許運行2h。但為什么頻繁地發生單相接地迅速發展成相間事故,使事故擴大化呢?原因之一是系統中個別設備存在絕緣薄弱點,另一個重要的原因是由于10kV系統電容電流較大,接地電弧變得不能自熄而產生了較高倍數的弧光接地過電壓,據國內外經驗,弧光接地過電壓倍數最大可達3.5。
在單相接地事故中,通過弧光的電流乃是健全相對地電容電流的總和。為了減小故障總電流,往往采用消弧線圈。裝設消弧線圈后,接地點殘流不超過10A,接地電弧便不能維持,會自行熄滅。據了解,上述4個事故變電站,只有一個站消弧線圈沒投運,該站10kV母線電容電流高達82A,遠遠高于規程的允許值10A。其它3個站消弧線圈在投運,但由于是根據理論計算值來調整消弧線圈分頭的,誤差大,脫諧度不滿足要求,當發生單相接地時,故障點殘流仍大于10A,接地電弧不能自熄,仍產生較高倍數的弧光接地過電壓,消弧線圈沒有發揮應有的作用,形同虛設。比如,有的變電站10kV系統電容電流理論計算值為43A,但實際測試電流卻高達96A。
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