35kv电缆接地故障方案（通用11篇）
篇1：35kv电缆接地故障方案
35KV厂露线接地短路报告
一、事件经过
2015年5月22日12时59分00妙279毫秒，网控来35kV故障录波器启动、“35kv I母接地（含装置告警）、35kv I母接地变控制屏装置告警、35kv I母差保护装置告警、35kv小电流选线装置告警、301开关装置告警、303开关告警”。
二、现场情况检查
就地对一期继电小间、35kV配电室各保护装置进行检查： 一期小间“厂火线”（301开关）、“厂露线”（303开关）有“接地报警 装置报警”报文，#1输电变保护屏
（一）和
（二）有零序电压告警，35kV母线保护柜微机母线保护装置“电压动作”告警灯亮，35kV故障录波器启动。
检查35kV Ⅰ母A相电压：36.7kV、B相电压：35.3kV、C相电压：0kV。
三、过程分析
2015年5月22日12时59分00妙279毫秒，35kV Ⅰ母C相发生接地故障，C相电压下降为0，A、B两相上升为线电压，35kV故障录波器图形如下：
35kV Ⅰ母接地故障时，在Ⅰ母上运行的负荷有“厂火线”（301开关）、“厂露线”（303开关），故障时刻Ia、Ib、Ic录波器图形如下：
在故障时刻“厂露线”（303开关）C相电流波形出现毛刺，“厂火线”（301开关）C相电流波形无变化。“厂火线”（301开关）、“厂露线”（303开关）保护装置在故障时刻均报“接地报警 装置报警”。
单纯看上述波形无法确定故障线路在哪一负荷上，汇报当班值长，采用瞬停法方式以确定故障负荷： 14时03分拉开“厂矿甲线”，观察保护装置，接地报警报文没有消失，输煤调度汇报：35KV #2箱变进线C相跌落保险下口电缆放炮，正在隔离并组织处理。14:33 隔离完毕，厂矿甲线送电，检查正常；14:37分35KV露天变电所4318、4317线停电，检查接地未消失，露天拉开35KV厂露甲线露天侧4303开关后，35KV 一母线接地消失，检查35kv 一母线电压Ua：21.6kv、Ub：21.6kv、Uc：21.8kv，三相电压平衡正常，35kv一次系统正常。
四、问题处理情况 1、35KVⅠ母C相接地，C相电压为0，A、B相电压36KV。经瞬停查找为厂露甲线接地，输煤35kv #2箱变C相跌落保险下部负荷侧电缆放炮处理完毕，19:40其所带负荷半连续和快装恢复运行。
2、组织人员搜集各保护装置动作报文，35kV故障录波器波形文件，分析此次故障保护装置动作情况。
3、编写分析报告。
4、故障时电容电流 5.0A，消谐装置产生电感电流 5.2A，残流 0.2A，脱谐度 4.0%，证明新改造消弧消谐装置起到一定作用，使Ⅰ母系统在故障情况下持续运行了1小时以上，未造成事故扩大。
六、下一步采取的措施
1、加强设备巡检，发现问题及时汇报处理。
2、对故障录波器的波形进行及时分析，提高班组整体分析事故能力。
3、掌握接地故障产生且未跳闸情况下对故障点的查找方法。
继电班
2015-05-24
篇2：35kv电缆接地故障方案
1.目的：
为保证企业电网安全稳定运行，有效防御电网发生大面积停电事故，结合本厂电网实际情况，制定本预案。2.范围：
本预案适用于电器运行专业35KV系统单相接地故障应急处理。3.应急处理程序 3.1事故现象：
本厂各35KV母线段报“35KV系统接地”；接地相电压显示为0，另两相电压变为线电压，开口三角电压约100V；消弧消谐柜接地相真空接触器合闸。
注：不应将下列情况误判断为接地故障： 3.1.1 PT高压或低压保险熔断；
3.1.2 开关或刀闸接触不良，一相未接通或一相断线； 3.1.3 空投母线时引起的不平衡电压和谐振过电压。3.2各机组值班人员发现接地报警后应及时汇报本专业工程师及大班运行管理工程师，专业工程师接到35KV系统接地信息后进行确认，当两个以上值班机同时发出接地报警后便确认为真实接地故障。
3.335KV系统发生接地报警后，各35KV站要迅速对本站进行检查有无放电、着火、冒烟、焦糊味等情况发生，如果有要及时通知本专业工程师及大班运行管理工程师并将该线路或设备立即切除。
3.4如无上述情况，专业值班人员应观察一二期联络线电流，通知运行管理工程师联系快速将相关线路减负荷或调整相应机组出力，将联络线电流在最短时间内调整至100A以下。3.5调整完毕后断开一二期之间的联络开关，观察两个独立的系统35KV母线接地变化情况，如果二三期、三四期侧35KV母线电压恢复正常，而一期侧保持接地现象时，则接地点在动力公司一期系统。保持二、三期系统的运行稳定，对一期35KV系统及各出线进行排查，如无明显故障现象，调整机组负荷，断开西区1#、2#发电机组间联络开关，确认故障点在哪台机组。
3.6断开一期和二期之间的联络开关，观察两个独立的系统35KV母线接地变化情况，当一期接地现象消失时，则说明接地点在动力公司二三期这一侧，保持一期系统运行稳定，同时快速调整二三期联络电流至100A以下，断开二期和三期之间的联络开关，如果此时三四期35KV系统母线电压恢复正常，则接地点在动力公司二期这一侧，保持三四期系统的运行稳定，对二期35KV系统及各出线进行排查，如无明显故障现象，调整机组负荷，断开西区3#、4#发电机组间联络开关，确认故障点在哪台机组。
3.7如果断开二期和三期联络开关后，二期接地现象消失，则接地点在三四期这一侧，保持一二期35KV系统的运行稳定，同时快速调整三四期联络电流至100A以下，断开三四期之间的联络开关，如果此时三期侧35KV系统保持接地现象，四期侧35KV系统接地现象消失时，说明接地点在三期这一侧，保持四期35KV系统的运行稳定，对三期35KV系统及各出线进行排查，如无明显故障现象，调整机组负荷，断开东区1#、2#发电机间的联络开关，确认故障点在哪台机组。3.8断开三期和四期之间的联络开关，观察两个独立的系统35KV母线接地变化情况，当三期侧接地现象消失时，则说明接地点在动力公司四期期这一侧，保持一、二、三期系统运行稳定，同时对四期侧发电机及出线进行排查。
3.9当接地范围缩小到一台独立运行的机组后，对该机组馈出线路逐条切除，直到接地现象消失，切除线路时要注意该机组甩负荷后的转速和电压变化，调整机组稳定运行。3.10若切除所有馈线后接地仍无法消除，则为该段35KV系统母线接地，则应断开对应机组主变开关，保持该机组带厂用电运行。
3.11接地点从系统切除后将机组重新并网并保持稳定运行，无异常后调整生产加量。
3.12确认接地线路并采取安全措施后，对故障线路进行仔细排查，找出故障点进行处理。
3.13事故处理完毕后要及时对事故处理情况及小电阻接地装置的报警情况进行总结，以便对本预案进行完善。4.事故处理时的注意事项：
4.1事故处理遵循以下原则：首先确保人身和重要设备安全，保证电网安全稳定运行，保证动力公司的厂用电，特别要注意解列后局部系统的稳定及输变电设备是否过载。4.2在进行现场检查和处理时要穿绝缘靴，戴好绝缘手套，严禁碰触高压柜外壳，防止发生人身伤害事故。4.3正常运行方式下，调整各发电机组负荷，在满足生产情况下使机组间负荷传送达最小状态。
篇3：35kv电缆接地故障方案
35 kV单芯电缆线路采用两端直接接地, 电缆金属护套中环路电流会很大。实测表明, 环路电流最高可达到负荷电流的50%～95%, 这给电缆长期运行带来较大隐患。一方面, 直接影响电缆线路的载流量, 使电缆载流量下降30%～40%;另一方面, 造成损耗发热, 导致绝缘局部发热, 从而加速绝缘老化, 降低电缆使用寿命。
在实际运行过程中, 已经多次发现因35 kV单芯电缆两端直接接地形成的事故隐患。对此, 北京地区制定了相应的措施, 对其进行了改造。
1 电缆金属护套环路电流计算与分析
电缆金属护套环路电流包括电容电流和感应电流两部分。
1.1 电容电流计算
单位长度电缆的电容量C0可按下式计算:
式中:Di、Dc分别为电缆绝缘外径和线芯直径;ε为电缆绝缘的相对介电常数;真空电介常数ε0=8.86×10-12F/m。
以北京地区某电缆线路35 kV YJV-1×240电缆为计算实例。已知电缆长度l为2 100 m, 电缆导体外径Dc为18.2 mm, 电缆绝缘层厚10.5 mm, 电缆平均外径Di为49.5mm , 空气中水平敷设时载流量I为655 A。电缆水平排列, 是北京地区35 kV单芯线路中最长的一条。
由式 (1) 可算得C0=1.668×10-10F;电容电流IC=jωlC0U=2.86 A
1.2 感应电压计算
单芯电缆A、B、C三相水平顺序紧密排列时, A、B、C三相金属护套单位长度的感应电压UsA、UsB、UsC分别为
UsB=-jIXs (3)
上两式中:
对上述实例电缆可算得
|UsA|=|UsC|=0.049 V/m
|UsB|=0.029 V/m
由此可计算出上述实例35 kV电缆线路金属护套上最大感应电压为:0.049 V/m×2 100 m=102.9 V。
1.3 感应电流计算
单位长度护套电阻R0可按下式计算:
式中:ρ为20 ℃时金属护套的电阻率, Ω/m;α为温度系数, 1/℃;S为金属护套的截面积, mm2;θ为护套温度, ℃。
则当单芯电缆A、B、C三相水平顺序紧密排列、两端直接接地, 流过电流达到载流量值时, 长度为l的电缆金属护套中的最大感应电流为
对上述实例, 可算出感应电流为49.89 A。
1.4 环路电流值
电缆线路金属护套环路电流等于电容电流和感应电流的矢量和, 其值应在电容电流和感应电流的代数和与代数差之间。
2 金属护套接地系统改造方案
在北京地区的11条35 kV电缆线路中, 有两条线路较短, 实际运行负荷小, 电缆正常满载情况下金属护套环路电流也只有不到6 A, 因此仍维持原来两端直接接地的方式。
对于其他9条电缆线条, 电缆线路较长, 电缆正常满载情况下其金属护套环路电流较大, 有必要对其进行改造。
2.1 接地方式选择
一般单芯电缆线路金属护套有3种接地方式。
1) 护套两端直接接地。
只有当电缆线路很短、传输功率很小时, 才可以考虑采用此接地方式, 此时护套环路电流不大, 对电缆载流量影响也不大。这种接地方式很少采用。
2) 护套单端接地。
当电缆线路不很长时, 一般采用护套单端接地方式, 在此电缆允许长度下, 应能保证护套不接地端正常感应电压满足规程要求 (设计规程规定不得超过50 V, 采取适当绝缘措施后不得超过100 V) 。
3) 护套交叉互联两端直接接地。
通过调整交叉互联段的长度, 既能保证护套上的正常感应电压满足规程要求, 又能保证护套上的环路电流较小。
2.2 接地方式的改造
因改造成护套单端接地方式比较经济、简单易行, 因此首先考虑改造成护套单端接地方式的可行性。经本文计算实例 (最长的线路) 计算得到, 电缆线路正常满载情况下, 单位长度金属护套上感应电压最大为0.049 V, 因此, 能改造成单端接地方式的电缆线路最大长度为50/0.049=1 020 m;若采取适当绝缘措施后, 最大长度为100/0.049=2 040 m。而这9条电缆线路长度均小于2 040 m。
由此可见, 将9条电缆线路改造成护套单端接地方式可行。
在具体改造过程中, 考虑到实际运行的安全性, 选取电缆正常满载时金属护套感应电压不超过50V, 采取如下措施进行改造。
1) 长度小于1 020 m的电缆线路, 改造为一个单端接地。把原来任何一端的直接接地断开, 串入护层保护器后再接地。
2) 长度大于1 020 m的电缆线路, 改造为两个单端接地。在电缆线路中间位置将金属护套断开后直接接地, 并在原来直接接地的两端串入护层保护器后再接地。
3) 所有金属护套不接地端采取绝缘措施。
2.3 护层保护器的选取
要正确选取护层保护器, 当线路正常运行时, 护层保护器应不动作;当出现雷过电压、操作过电压或者短路故障过电压时, 护层保护器应正确动作。护层保护器还应满足以下要求。
1) 系统可能最大冲击电流作用下的残压大于电缆护层冲击耐压电压值的
2) 能耐受最大工频过电压5 s。
3) 系统可能最大冲击电流累计作用20次不损坏。
4) 残压与工频放电电压之比越小越好, 一般选择2.0～3.0。
3 改造效果
1) 金属护套环路电流。
9条电缆线路两端直接接地改造为单端接地后, 金属护套与大地不构成回路, 金属护套上只有感应电压, 没有感应电流。接地方式的改变, 不影响电缆金属护套上的电容电流大小, 因其值只与电缆结构参数有关。因此, 改造后电缆金属护套环路电流就等于其电容电流。而计算表明, 电容电流值很小, 所以电缆金属护套环路电流也很小。
2) 金属护套感应电压。
感应电压与线路长度有关。经计算, 最长线路的感应电压为51.45 V, 小于100 V, 采取一定的绝缘措施后满足安全要求。从实际运行情况看, 该线路历年负荷率不超过50%, 因此正常运行情况下感应电压不到51.45 V的一半。其他电缆线路正常情况下最大感应电压都不超过50 V。
4 结语
北京地区35 kV单芯电缆线路金属护套接地方式可改造为一个单端接地或两个单端接地。但要核算正常运行时最大感应电压来正确选择护层保护器。接地系统的改造, 消除了原来运行中金属护套环路电流大, 电缆载流量降低, 电缆加速老化等安全隐患。
参考文献
[1]史传卿.电力电缆[M].北京:中国电力出版社, 2006.
篇4：35kv电缆接地故障方案
关键词：发展故障；电机负荷；主变差动保护
引言
电力系统配电网在电力网中起到分配电能的重要作用，是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源的通道[1]。由于电动机的特性，在电力系统发生故障时，就应考虑在实际情况下电动机是否仍然作为负荷来使用，还是由于短路的影响，电动机此时不再是作为负荷，而是作为一个电源向短路点提供短路电流的问题[2]。由此可能对故障的发展造成影响。
1.现场保护配置及事故过程
1.1 系统运行方式
故障前XX110kV变电站双母线接线，两条110kV进线均来自同一220kV变电站。两台YNynd11接线主变，3号主变35kV侧无母线且仅313线一条出线负荷，即313断路器既是线路断路器又是3号主变35kV侧断路器，所带负荷为水泥厂电动机负荷；10kV侧没有引出线，实际当做两绕组变压器使用。3号主变容量31.5MVA，313断路器故障前负荷电流为425A，损失负荷25.9MkW。
3.电动机负荷反馈故障电流特征
对于电动机反馈短路电流而言，较为关注其冲击电流、周期分量初值电流、以及直流分量电流。通过分析表明，电动机反馈短路电流呈如下特性：
3.1电动机反馈短路电流衰减速度随容量增大而减慢。
随着电动机容量的增大，其次暂态电抗XD减小、时间常数 TD增大。XD、TD的变化将导致电动机反馈的冲击电流ip增大并且衰减较慢。对于小容量电动机而言，其定子绕组端点三相短路反馈电流的峰值较小，经历3～4个周波左右的时间即衰减完毕；大容量电动机的反馈电流峰值较大，需经历6～8 个周波左右的时间，其反馈电流逐渐衰减[5]。
3.2 考虑磁路饱和特性导致反馈短路电流增大。
为降低感应电动机的空载电流和提高电机的功率，气隙应尽可能小。在电动机反馈短路电流的计算中，基本假设忽略磁路饱和的影响，这样的假设对于中小型电动机而言是符合实际情况的。对于大容量电动机，当电流瞬时值较大，部分漏磁被迫穿过漏磁路的铁芯部分闭合，从而使磁路饱和，饱和后的电动机次暂态电抗XD电抗比未饱和时小得多。电动机短路反馈电流的周期分量初值与次暂态电抗成反比。因而，次暂态电抗的减小将造成电流的增大。对于较大容量的电动机，考虑磁路饱和特性会导致计算的反馈电流增大[5]。
3.3 并非所有电动机均提供短路电流。
感应电动机作为主要的电力系统负荷，其使用功能各不相同，接入系统的电压等级也有所不同。对于大型工业负荷，电动机多接入10kV；对于商业、民用负荷，电动机多接入400V。当系统中主网的某条线路发生三相短路故障后，配电网电压的变化要经具体计算才可求得。当短路瞬间，如马达与短路点之间的电气距离较近，电动机处于发电机状态，可视为附加电源，向短路点反馈短路电流；反之，如马达与短路点之间的电气距离较远，仍处于电动机状态，不向系统反馈短路电流[5]。
4. 问题分析及处理
随着钢铁产能的增加，越来越多的大容量异步电动机在钢铁厂投运，大容量异步电动机在发生三相对称短路时，其反馈的短路电流与系给的短路电流叠加，其反馈冲击电流会对供电系统中配电设备的动稳定等参数产生影响， 其反馈开断电流会对断路器额定短路开断电流产生影响。[6]
4.1配置纵联差动保护，联络线两侧能同时快速切除线路故障，保证全线速动，需同时配置电流保护做后备保护。[7]
4.2容性电流超过20A的10kV或超过10A的35kV（应为3-10kV电缆线路）不接地系统，应装设有自动跟踪补偿功能的消弧线圈，防止单相接地发展成相间短路。[8]
4.3大容量异步电动机反馈的次暂态电流数值较大因此在选择电气设备时不仅应 考虑反馈电流对力稳定的影响还应考虑对开断电流和热稳定的影响。[9]
参考文献：
[1]胡绍勇.配电网自动化技术的应用[J].中国新技术新产品，2009（23）：158.
[2]电机学[M].武汉：华中科技大学出版社，2005：20-70 .
[3]金凤阁，辜承林，陈乔夫，熊永前.短路电流的计算和大容量电动机对其冲击值的影响[J].高科技与产业化，2008（7）：80.
[4]RCS-978CD_X_说明书_国内中文_国内标准版_X_R1.02_（ZL_TXZZ0163.1208）
[5] 刘楠，张彦涛，秦晓辉，马世英，唐晓骏.感应电动机负荷对短路电流影响机理研究.电网技术.
[6]高压大容量电动机对断路器开断电流的影响.
[7]小电源并网35kV城市配电网保护及安全自动装置配置.
[8]預防110-500kV变压器（电抗器）事故措施.
[9] 康家义.大容量异步电动机的短路反馈电流.
作者简介：
谢浩（1984-），男，汉，河北省廊坊市，工程师，主要从事电力系统继电保护调试及检修工作。
李小虎（1985-），男，汉，河北省廊坊市，工程师，主要从事电力系统继电保护调试及检修工作。
篇5：35kv电缆接地故障方案
试验应在环境温度下进行，试验电压为交流或直流，
a.单芯电缆的试验方法
对单芯屏蔽电缆，在导体和金属屏蔽之间施加试验电压5min。
对单芯非屏蔽电缆，应在室温下将其浸入水中一小时，然后在导体和水之间施加试验电压5min。
b.多芯电缆的试验方法
对每芯单独屏蔽的多芯电缆，在每个导体和金属屏蔽或金属外护套之间施加试验电压5min，
对每芯没有单独屏蔽的多芯电缆，依次在每一导体和所有其他导体之间或每一导体和所有其它导体及金属护套之间施加试验电压5min。
c.试验电压
`U_0`/U≤3.6/6kV 电缆，试验电压为2.5U0+2kV。
`U_0`/U＞3.6/6kV 电缆，试验电压为2.5U0。
采用直流电压试验时，其试验电压为交流试验电压的2.4 倍。
d.试验合格条件
篇6：35kv电缆接地故障方案
a.多芯电缆：应对每盘电缆的所有导体(包括同芯绞合屏蔽进行测量)，
b.在测量之前，将被试品置于一间适当恒温的试验室内至少12h，若怀疑导体温度与室温有差异，放置时间应延长到24h，也可把一段导体试样置于可控温的油浴中进行至少1h 的条件处理后，再测量其电阻，
根据IEC288 的公式和系数将所测电阻换算到20℃和1km 长度时之值。
篇7：35kv电缆接地故障方案
随着电缆线路的推广和普及, 对场址环境要求颇高的风电场也倾向于采用电缆线路, 而电缆网络较大的对地电容电流, 使得与电缆线路故障和电力系统安全关系紧密的电缆网络中性点接地方式倍受关注。近年来, 上海的电缆网络在国内最具代表性, 其电压等级多, 投运时间长。尤其上海市中心的35 k V电缆网络, 曾采用消弧线圈带10Ω的并联电阻, 并经10 s延时投入以选择故障线路, 继之又在苏联专家的建议下, 拆除并联电阻运行。后来随着电缆线路的延长, 又重新开始使用9.9Ω的低电阻接地方式。
区别于传统城市配网[1,2], 风电场的负荷为风机, 而城市配网直接面向用户, 其通常采用中性点经消弧线圈接地并配合小电流选线装置, 但因小电流选线装置一般需要一定的判断时间, 然后才跳闸动作, 这对于风电场而言存在着很大的安全隐患, 且很少有参考文献深入分析这种差异性及其适用性。鉴于此, 借助目前贵州龙里风电场三期 (大坪子风场) 和四期 (马郎坡风场) 工程中的典型35 k V电缆网络中性点经小电阻 (Rd=47Ω) 接地方式为研究背景[3,4], 利用Matlab/Simulink软件平台, 结合实际工程运行经验, 分析35 k V电缆网络在不同因素作用不同接地故障下的运行特性, 进而提出改进的中性点接地方式, 并验证分析其可行性。
1 风电场建模
在明确风电场电气系统与常规能源电气系统的区别下, 建立适当的风电场数学模型[5,6,7]。先简单介绍龙里风电场三、四期工程的现状, 再针对风电场特有的风力发电机建模, 并结合风电场的工作条件, 对整个风电场进行建模。
1.1 龙里风电场简介
大坪子风场、马郎坡风场位于贵州省黔南市辖区内龙里县的草原乡和民主乡, 总装机容量96 MW, 48台单机容量为2 MW的风机构成。风机出口电压690 V, 并采用两级升压, 即0.69/35 k V集电变和35/110 k V主变。集电变高压侧使用联合单元接线, 8台风机构成一联合单元, 经6回YJV22-185的集电电缆 (交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套钢带铠装) 线路接入升压站35 k V低压侧, 该电缆网络系统目前主要采用中性点经小电阻 (Rd=47Ω) 接地方式, 再经一回LGJ-240架空线接入马郎变电站。
1.2 风力发电机模型
风力发电机模型一般包含风速、风力机及发电机组模型[8,9,10]。
其中, 风速是一个在空间和时间上典型的随机变量, 即ν=f (x, y, z, t) 。为此进行了简化处理, 沿用普遍采用的四分量模型:基本风VWB、阵风VWG、渐变风VWR和随机风VWN的叠加, 即
(1) 基本风VWB, 用风电场测风数据的威尔分布参数 (尺度参数A和形状参数K) 近似有
式中, Γ (·) 为伽马函数。
(2) 阵风VWG描述为
式中, VS、T1G、TG及Gmax依次表示阵风风速、起动时间、周期及最大值。
(3) 渐变风VWR描述为
式中, Rmax、T1R、T2R及TR分别表示渐变风最大值、起动时间、终止时间及保持时间。
(4) 随机风VWN则用噪声分量来描述有
式中:φi表示0~2π之间均匀分布的随机变量;KN表示地表粗糙系数;F表示扰动范围;μ为相对高度的平均风速;N是频谱取样点数;ωi是各个频段的频率。
风力机的主要结构为叶片、轮毂、齿轮箱及中间的传动装置, 其模型由笔者根据经验曲线确定, 即由实测数据经过异步电动机转速ω和风速V来确定电机的机械转矩Tm。
对于发电机, 采用双馈式感应发电机 (Doubly-fed Induction Generator, 以下简称DFIG) , 为方便做出如下假定: (1) 假定DFIG三相绕组对称, 不考虑空间谐波, 且磁势沿气隙正弦分布; (2) 不考虑磁路饱和影响, 各绕组的自感和互感均线性变化; (3) 不计铁损, 不计频率、温度等变化对绕组的影响; (4) 假定转子各绕组参数已经折算到定子侧, 折算后定转子各相绕组的匝数相等。设d-q坐标系以同步转速ns旋转, 并忽略定子绕组压降, 则电机的电压方程为
式中:idr、iqr依次表示d、q轴的转子电流;uds、uqs、udr、uqr依次表示d、q轴的定、转子电压;ψs为定子磁链;ω1、ωs依次表示同步转速、滑差角速度。而电磁转矩Te方程为
采用电动机惯例, 则定子侧有功功率Ps、Qs表示为
1.3 风电场的数学模型
目前, 对于大型风电场的建模主要分为两大类:一类是采用详细模型, 即对风电场的每一台风电机组进行建模;二类是基于详细模型而提出的不同程度的简化模型, 即风电场的集总模型。本文采用第二类, 并以龙里风电场为背景, 结合其风电场工作条件, 得风电场的简化模型如图1。并利用Matlab/Simulink中Simpower子库中的三相故障模块模拟单相接地故障, Breaker模块模拟间歇性弧光接地故障。
根据风电场的简化模型, 得其各部分参数的计算公式如下。
(1) 发电机参数
式中:m表示等值为一台风电机组的台数;S表示发电机容量;x1、x2、r1、r2表示定、转子的电抗和电阻;xm表示发电机激磁电抗。
(2) 等值惯性常数
式中:Sj和TJj分别表示第j台发电机的容量和惯性时间常数;SM表示m台发电机容量之和;Teq是m台等值发电机的惯性时间常数。
(3) 变压器参数
式中:ST是变压器容量;ZT是变压器阻抗。
(4) 控制参数
有功功率和无功功率测量模块的等值基准容量为
(5) 无功功率控制参考值
式中, Qref为风电机组的无功功率控制参考值。
(6) 电缆参数
根据表1中电缆线路的电容值0.1808μF/km及参考图1的电缆网络分布, 计算得风电场35k V电缆网络的对地电容电流大小约为143.14A (>100A) , 该值将直接影响后文中性点经消弧线圈接地、小电阻接地方式等在数值上的选取问题。
2 电缆网络中性点运行特性分析
传统风电场35 k V系统中性点运行方式有三种, 即中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和经小电阻接地[11,12,13,14,15,16], 但这三种基本中性点接地方式, 在不同条件下相比于电缆网络情况, 差异性较大。利用Matlab/Simulink软件平台, 通过仿真分析不同接地故障时刻、接地故障点位置、接地故障点过渡电阻及接地电容电流等影响因素下, 发生不同接地故障形式时电缆网络的运行特性, 即仿真计算衡量中性点不同接地方式下最重要的两大技术指标:系统的过电压水平和接地故障点电流水平, 计算结果如表2所示。
表2表明, 当电缆网络发生单相金属性永久接地故障时, 故障初始阶段, 中性点不接地和经消弧线圈接地方式均未起到限制系统过电压作用。暂态过程结束后, 中性点经小电阻接地方式下, 过电压水平最低, 对设备绝缘水平要求最低, 且接地故障点的残流 (550 A) 较大, 有利于快速切除故障线路, 保证非故障相的供电可靠性。而当电缆网络发生间歇性弧光接地故障时, 因消弧线圈的快速补偿作用, 中性点经消弧线圈接地方式很好的降低了系统的过电压水平, 并且残流为5A (<10 A) , 电弧可靠熄灭, 较中性点经小电阻接地方式下, 明显减少了故障的跳闸率。综上可见, 对于风电场35 k V电缆网络系统中性点的不同接地方式, 各有其适应性。
注:因中性点不接地和中性点经小电阻接地方式下, 发生间歇性弧光接地故障时, 暂态过程较强烈, 无法得到故障期间的工频过电压值, 故表中未列出。
3 中性点复合接地方式研究
由表2的仿真结果可知, 目前风电场35 k V电缆网络单一的中性点接地方式, 主要存在两大问题, 即大电流接地系统跳闸率较高和小电流系统选线困难并伴随较高暂态过电压。对此本章提出了中性点经消弧线圈配合小电阻的复合接地方式, 即当系统发生单相接地故障时, 消弧线圈进行快速补偿, 减小故障点残流, 若为瞬时性故障则故障消失, 否则投入小电阻启动零序电流保护快速切除故障。
1) 工作原理
以消弧线圈为基础, 当系统对地电容电流IC>100 A时, 发生单相金属性永久接地故障时, 直接短时并入小电阻, 有效启动零序电流保护, 快速切除故障线路;当系统对地电容电流IC<100 A时, 先并中值电阻泄放较高的暂态过电压能量, 暂态结束后立即退出中值电阻, 而后的操作同于单相金属性永久接地故障情况, 具体工作原理如图2所示。
另外, 考虑到中值电阻一般在半个工频周期即可泄放掉电弧燃熄积累的多余电荷, 故其投运半个工频周期立刻退出;而用于启动故障跳闸的小电阻取值应保证其动作的可靠性, 并根据国外以电缆为主的配网实验可知, 当其电阻中流过的电流为400~800 A左右时不会对通信系统产生太大干扰。对于小电阻的延迟, 则应考虑现场的运作经验和相关电气设备的动作速度等。
2) 仿真验证
仿真仍以本文初始的电路为基础, 并通过停运集电线路回数来模拟电容电流水平IC>100 A (6回路投运) 和IC<100 A (投运2回路, 停运4回路) 两种情况。
对于电容电流IC<100 A的电缆网络, 依据文献[17], 当系统接地电流有功分量与系统接地电容电流之比即IR/IC>3时, 抑制暂态过电压效果已不明显, 故并联的中值电阻取200Ω。仿真不同时刻发生单相 (A相为例) 金属性永久接地故障时, 结果同于中性点经消弧线圈接地情况, 即在一个工频周期内出现系统暂态过电压和过电流最大值和最小值的时刻有两个, 依次在故障相为峰值和零值附近。
其中, A相幅值发生接地故障时, 非故障相和中性点的暂态过电压最大值依次为2.0995 p.u.和1.1164 p.u., 暂态电流最大值为3.64k A, 相比于中性点经消弧线圈接地情况 (对应值为2.2484p.u.和1.3401 p.u., 3.55 k A) , 暂态过电压幅值明显下降, 且满足电缆绝缘要求 (2.6 p.u.) 。另外, 虽然故障电流略微增大, 但时间非常短, 并且可采用晶闸管控制实现中值电阻的有效投切。其电容电流小于100 A的电缆网络A相为90º和0º时发生接地故障时的暂态波形如图3所示, 图4为延迟投入小电阻时系统的暂态波形。
当系统对地电容电流大于100 A时, 因中性点经消弧线圈接地时, 暂态过电压水平能满足电缆绝缘要求, 故无需采取限压措施, 直接延迟投入小电阻, 其系统的暂态波形如图5所示。
图4和图5表明, 改进中性点运行方式有效地避免了目前龙里风电场单一的中性点经小电阻 (Rd=47Ω) 接地方式下跳闸率较高的问题, 满足电缆网络系统对永久接地和瞬时接地故障的性能要求, 即永久接地故障时能有效启动零序电流保护, 而瞬时性接地故障时则能通过消弧线圈的补偿作用而快速消弧, 该方式兼备了中性点经小电阻和消弧线圈两种接地方式下的优点。由图4和图5中A相为90º时的暂态电压波形可知小电阻的投入不会对系统造成冲击, 相反还能进一步降低中性点电压。
3) 主要设备的选择
根据以上改进中性点运行方式的工作原理和仿真验证知, 需要选择的中性点设备主要包括:具有自动跟踪补偿功能的消弧线圈、分别实现限压和快速跳闸的并联电阻器以及构造中性点的接地变压器[18]。
消弧线圈的容量需凭借现场的电容电流水平, 并考虑5~10年的发展趋势, 按公式 (15) 计算。
式中:Q为消弧线圈容量, k VA;IC为接地电容电流;Un为系统的标称电压。根据龙里风电场的网络参数, 计算得IC=133.35 A, 则Q=3637.76 k VA, 故可选型号为XDZ1-4400/35的油浸式消弧线圈 (额定容量4400 k VA, 系统电压38.5 k V, 额定电流100~200 A) 。
根据文献[17], 中值电阻 (限压功能) 和小电阻 (快速跳闸) 依次按IR/IC=2~3和IR/IC>3 (IR、IC含义同前文) 取值, 电阻器的额定电压一致于电网电压, 额定电流则应满足电阻器在额定电压下10~60 s的热效应要求。
接地变选用ZN型曲折接线, 并按其连续工作2 h内承受的最大接地故障电流来确定其容量, 据文献[19], 则其短时容量计算如式 (16) 。
式中:Sd.r为接地变的短时容量, k VA;UL为线电压, k V;Ijd为单相接地故障电流, A。则接地变的额定容量为
式中:Se.r为接地变额定容量;K为换算系数。根据IEEE-C62.92.3标准, 当过载时间为2 h时, K取1.4, 得Se.r=1920.24 k VA, 并根据接地变与消弧线圈容量的配合关系 (Se.r=1.15Q) , 故选用DKS1-4400/35, 容量为4400 k VA, 额定电压为38.5 k V的接地变压器。
综上, 在满足电缆线路绝缘水平、接地电容电流水平等要求下, 针对笔者提出的改进中性点接地方式, 是能够进行电气设备选取的, 具有较高的可操作性。
4 结论
1) 仿真分析中性点的三种基本接地方式可知, 单一的接地方式在电缆网里各有其适应性, 主要存在两方面问题, 即大电流接地系统跳闸率较高和小电流系统选线困难并伴随较高暂态过电压。
2) 改进中性点接地方式下, 针对不同接地电容电流水平, 计算分析得改进方式综合了中性点经消弧线圈接地可快速消弧和经小电阻接地快速切出故障线路的优点, 并且电阻的投切对系统不造成冲击, 不影响设备的正常安全运行。
篇8：35kv电缆接地故障方案
关键词：35kV变电站；直流接地故障；查找方法
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 06-0000-01
35kV变电站直流系统对变电站的正常运营有着重要作用。变电站中的继电保护设备、智能控制设备及监控设备等都受到35kV变电站直流系统的影响。若直流系统发生接地故障，则会对变电站的计量、控制、管理及各设备的正常运行造成一定的影响，甚至埋下严重的电力安全隐患。对此，笔者结合自身经验分析了直流系统接地故障与查找方法，望能对同行带来一定的参考。
一、导致直流接地故障的原因及危害分析
（一）直流接地故障的原因
35kV变电站直流系统往往接出较多的直流负荷，且分布较广。设备及线路在长期的使用中，受到环境及人为的影响，及设备自身问题、电缆老化等，难以避免的发生直流接地故障。
根据不同的情况可将35kV变电站直流接地故障划分成不同类别。根据故障极性可分为正母线接地故障与负母线接地故障；根据故障点可分为一点接地故障与多点接地故障；根据故障的持续时间可分为持续性故障与转换性故障；根据线路接地的情况可分为非金属性接地故障与金属性接地故障。
具体导致直流接地的原因如下：一是回路绝缘老化失灵，如二次直流回路应受潮引起直流接地；二是回路自身缺陷，如直流二次回路质量不合格或受损；三是人为施工失误，如施工人员操作不合理，违规操作等；四是其他情况，如小动物造成线路损耗或短路，设备小构件掉落引起直流接地故障等[1]。
（二）直流接地故障的危害与影响
在35kV直流接地故障中，若发生一点接地时，将引起正负极母线的对地电压发生改变，根据接地电阻值对地电压将存在一定的下降，而非接地极电压将上升。虽然一点接地故障不会影响到保护设备，但若处理不当或不及时，直流系统另一点也发生接地故障时，就变成了两点接地。35kV两点直流接地故障，将导致智能设备及继电保护设备出现误动及拒动问题，甚至造成直流保险断路，使相关设备失去电源。进而可能造成社会上大面积的停电事故。
二、查找接地故障
由于35kV变电站直流系统涉及范围较广，连接设备繁多，因此要有效的查找直流接地故障存在一定的难度。一旦发生直流接地故障后，应及时判断故障发生在正极母线还是负极母线，之后便查找接地故障的位置，准确确定引起故障的原因，并采取合理的措施进行处理，尽早将故障问题消除。
进行直流接地故障的查找时，应充分的考虑现场的各种异常情况、分析设备的运行状态、环境气候等，只有对故障原因进行准确的判断，才能有针对性的进行故障查找，改善查找效率。目前我国变电站中常见的故障查找法有下列几类[2]。
（一）安装直流电桥
直流电桥是能够实时监控直流绝缘的设备，常见的有平衡桥与双不对称桥。当直流接地故障发生时引起电极绝缘下降，则会破坏电桥的平衡，合理的检测电桥不平衡的程度可了解直流系统的绝缘情况。平衡桥的缺点在于只能反映正、负极的绝缘不平衡性，而不能对绝缘水平进行反映，若正负两极绝缘出现均匀下降的情况，则设备失去效应。双不对称桥则能有效的处理上述问题。双不对称桥具有两个不同的桥电阻，并通过单刀双置开关与桥电阻进行串联。
将开关进行闭合能够将电压进行测量并计算直流系统的对地绝缘情况，若35kV变电站的直流系统支路出现电极接地，那么相应的母线对地电压将发生降低。双不对称直流电桥对于直流系统的正负绝缘均匀或不均匀下降、单极接地等情况都能有效的进行判断。
（二）低频信号检测法
由于35kV变电站直流系统涉及范围较广，存在较多回路，因此虽然电桥法能够将直流系统中的接地故障进行检测，但很难找到具体的接地馈线，也无法将接地故障的电阻值进行准确计算。因此要准确的找出接地馈线与接地电阻值，可采取低频信号检测法。
在使用电桥法进行初步的接地故障检测后，在使用低频信号检测法，进行进一步的检测。低频信号由信号发生器发出，产生的低频电压可经过隔空电容设置在直流母线与地面之间。在直流系统正常运作时，不存在接地故障，因此只有直流电流通过，若系统中，某馈线回路发生接地故障，则将有低频电流信号通过该馈线，相关装置就能及时检测出该低频电流信号，通过计算则能准确的判断是那根馈线出现接地，其电阻值为多少。
拉回路法是传统使用的接地馈线检测方式，在进行检测时需要将各个直流回路进行短期的依次断电检测。相比较可知低频信号检测法比拉回路法优点更加突出。前者不需要进行断电处理就能检测故障位置，能够有效的节省检测时间，提高故障的处理效率。
（三）自动隔离法
若35kV变电站具备两个直流电源，则可使用隔离法进行检测。一旦发生直流接地故障，能够及时将故障系统的各条馈线，切换至正常直流系统。在进行切换时应检测接地是否被转移，进而判断电路直路是否存在接地故障。这类方法在多条支路同时发生接地故障时，较为适合[3]。
三、结束语
综上所述，35kV变电站直流接地故障，在变电站事故中较为常见，危害影响将明显，难以有效查找。因此掌握接地故障的原因、迅速查找故障点，是保证电力系统正常运行的重要前提。相关人员应结合上文所述观点，掌握科学的故障查找方法，降低35kV变电站直流接地故障造成的损失。
参考文献：
[1]张晓毅，王志强.变电站直流接地故障的分析与查找[J].中国电力教育，2008（S1）：71-73.
[2]叶德亮.变电站直流接地故障查找方法[J].硅谷，2012（19）：151-152.
篇9：35kV电缆故障的分析和处理
1 35kV电缆故障情况
运行人员在巡回检查中发现, 1号主变35kV电缆A相有放电声, 并且在雨天放电声更大, 夜间还有蓝色的光晕, 在边上还能闻到臭味。此现象严重威胁电缆的安全运行, 必须及时处理。
2 故障分析
电缆故障产生的原因分为4大类, 即:厂家制造原因、施工质量原因、设计单位设计原因、外力破坏等。
2.1 厂家制造原因
根据电缆发生故障部位不同, 厂家制造原因又分为电缆本体原因、电缆接头原因等。
(1) 电缆本体制造原因。电缆在生产过程中由于操作工艺的原因容易出现绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀、绝缘内有杂质、内外屏蔽有突起、交联度不均匀、电缆受潮、电缆金属护套密封不良等, 如情况比较严重可能在竣工试验中或投运后不久就出现故障, 大部分在电缆中以缺陷形式存在, 对电缆长期安全运行造成严重隐患。
(2) 电缆接头制造原因。电缆接头分为电缆终端接头和电缆中间接头。高压电缆接头以前用绕包型、模铸型、模塑型等类型, 一般均在现场制作安装, 由于现场条件的限制和制作工艺的原因, 绝缘带层间不可避免地会有气隙和杂质, 特别是电缆绝缘屏蔽断口处, 因为这里是电应力集中的部位, 很容易发生放电、击穿等问题。
2.2 施工质量原因
主要原因有以下几个方面:一是现场环境未按规定要求进行电缆接头施工。二是电缆施工过程中半导电颗粒和砂布上的沙粒有可能嵌入绝缘中, 未清理干净;另外接头施工过程中由于绝缘暴露在空气中, 绝缘中吸入水分, 这些都给长期安全运行留下隐患。三是安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定没有考虑到可能出现的问题。四是竣工验收采用直流耐压试验造成接头内形成反电场导致绝缘破坏。五是密封处理不善。中间接头必须采用金属铜外壳外加PE或PVC绝缘防腐层的密封结构, 但在现场施工中没有保证铅封的密实, 这样就影响了接头的密封防水性能。
2.3 敷设设计原因
交联电缆负荷高时, 线芯温度升高, 电缆受热膨胀。在隧道内转弯处电缆顶在支架立面上, 长期大负荷运行电缆蠕动力较大, 支架立面压破电缆外护套、金属护套, 挤入电缆绝缘层导致电缆击穿。
根据上述故障产生的原因, 对1号主变35kV电缆终端解剖检查, 发现电缆终端放电部位在应力管和铜屏蔽的交接处, 局部发生龟裂。产生的原因有2方面, 一是电缆终端制作施工过程中工艺粗糙半导电层和铜屏蔽断口处参差不齐, 引起电场不均, 长时间运行造成放电击穿。其次是电缆终端的材料质量过差引起龟裂。为了确电缆的安全可靠运行, 决定将终端重新更换制作。
3 35kV高压电缆头故障处理
根据事故处理原则, 限制事故的扩大, 确保正常设备继续运行, 并结合现场实际, 对35kV电缆头的制作要求如下:
(1) 由于电缆头长期在户外运行, 经受恶劣的气候环境, 电缆终端附件选用先进工艺的冷缩式附件。冷缩材料一般为硅橡胶或乙丙橡胶, 材料性能优良、无需加热即可安装、弹性好, 使得界面性能得到较大改善, 且安装更为方便, 只需在正确位置上抽出电缆附件内衬芯管即可安装完工。对电缆的绝缘层外径尺寸要求也不是很高, 只要电缆附件的内径小于电缆绝缘外径2mm就完全能够满足要求。因此冷缩式附件施工安装比较方便。
(2) 对制作现场的气候进行筛选, 应对湿度进行严密的监控 (一般应控制在65%以下) , 最适宜的时间为第二个晴天的10∶00～16∶00, 并应有防尘措施。
(3) 电缆终端头的制作应严格按生产厂家规定的施工工艺流程进行, 同时要求施工人员有丰富的实际操作经验, 在施工制作过程中对关键部位应严格要求。
(1) 电场分布处理。高压电缆每一相线芯外均有接地的 (铜) 屏蔽层, 导电线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就是说, 正常电缆的电场只有从 (铜) 导线沿半径向 (铜) 屏蔽层的电力线, 而没有芯线轴向的电场 (电力线) , 电场分布也应该是均匀的。在做电缆头时, 剥去了屏蔽层, 改变了电缆原有的电场分布, 将产生对绝缘极为不利的切向电场 (沿导线轴向的电力线) 。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。电缆最容易击穿的屏蔽层断口处, 要使电缆可靠运行, 电缆头制作中应力管非常重要, 而应力管是在不破坏主绝缘层的基础上, 才能达到分散电应力的效果。为尽量使电缆内部电场均匀, 芯线外有一外表面圆形的半导体层, 使主绝缘层的厚度基本相等, 达到电场均匀分布的目的。为尽量使电缆在屏蔽层断口处电场应力分散, 应力管与铜屏蔽层的接触长度要求不小于20mm, 一般应在20～25mm左右。
(2) 电缆接地问题。在制作电缆头时, 将钢铠和铜屏蔽层分开焊接接地, 是为了便于检测电缆内护层的好坏, 在检测电缆内护层时, 在钢铠与铜屏蔽间通上电压, 如果能承受一定的电压就证明内护层是完好无损。如果没有这方面的要求, 用不着检测电缆内护层, 也可以将钢铠与铜屏蔽层连在一起接地 (提倡分开引出后接地) 。电力安全规程规定:35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式, 这是因为这些电缆大多数是三芯电缆, 在正常运行中, 流过三个线芯的电流总和为零, 在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链。这样, 在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压, 所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。
4 结束语
篇10：35KV中性点灵活接地方案研究
摘要:本文通过比较传统配电网中性接地方式的优缺点,根据10KV中性点灵活接地方式提出了一种新型的35KV中性点灵活接地方案。
关键词:35KV 中性点 灵活接地
0 引言
电力系统的中性点接地方式大致可分为两类:中性点有效接地和中性点非有效接地。中性点有效接地方式包括中性点直接接地和经低电阻、低电抗接地;中性点非有效接地方式包括中性点不接地、经消弧线圈接地和经高电阻接地。中性点接地方式的选择是一个综合性的技术问题,直接关系到电力设备的绝缘水平、过电压水平、电网供电可靠性、通信干扰、接地保护方式、人身及设备安全等很多方面,是电力系统实现安全与经济运行的技术基础。
1 35KV系统中性点灵活接地分析
我国6～35kV配电网具有数量庞大、分布面广的特点,因此中性点接地方式的选择对电网供电可靠性和安全运行的影响至关重要。目前,我国配电网中性点接地方式主要包括:中性点不接地、经消弧线圈接地和电阻接地方式等。这三种接地方式优缺点分析比较如下:
1.1 中性点不接地方式 优点:发生单相接地故障时,故障电流较小,线电压维持平衡,对用户供电无大的影响,不必立即跳闸;有利于瞬时性故障自动熄弧,供电可靠性高;故障点耗散功率小,对人身及设备安全的威胁小;对通讯线路及信号系统干扰小。缺点:由于中性点没有电荷释放通路,长时间带故障运行,容易引发间歇性弧光过电压,非故障相电压升高会引发PT谐振、断线谐振等暂态过电压,造成污闪、PT烧毁、多点接地故障等。
1.2 经消弧线圈接地方式 优点:在电网发生单相接地时产生感性电流以补偿电容电流,使故障点残流变小,达到自然熄弧、消除故障的目的。消弧线圈的使用,对抑制间歇性弧光过电压,消除电磁式电压互感器铁芯饱和引起的谐振过电压,降低线路故障跳闸率,避免单相接地扩大为相间短路,以及减少人身触电和设备的损坏都有明显的效果。缺点:消弧线圈接地只能降低间歇性弧光接地过电压发生的概率而不能完全消除,调谐不当有可能发生工频谐振。永久性单相接地故障时,电流小、故障特征不明显,难以满足继电保护装置灵敏度要求,不能真正实现故障线路和故障点的快速定位和隔离。
1.3 经电阻接地方式 优点:中性点电阻的阻尼作用使单相接地时电容充电的暂态电流受到抑制,基本消除了间歇性电弧过电压的可能性,也可将其他类型的过电压限制到较低的水平,使发生异地两相接地的可能性减小。同时接地特征明显,能满足继电保护灵敏度的要求。缺点:经低电阻接地时,故障电流增加到数百安培,会引起地电位升高、通信干扰等问题。经高阻接地电容电流不宜过大,一般不宜大于4～5安培,所以高阻接地的局限性较大。每次接地断路器均立即跳开线路,降低供电可靠性(特别对架空线网络),频繁的分、合闸使断路器及其他相关设备负担重。
从上述比较可以看出,以自动调谐消弧线圈接地方式为代表的小电流接地方式,在供电可靠性、人身设备安全、电磁兼容性、故障点熄弧能力等方面都占有优势,但存在过电压水平较高、故障选线困难等不足。中性点经小电阻接地有利于限制过电压水平、接地故障容易检测,但小电阻接地方式下故障电流大,对人身设备安全和电磁兼容性的影响应予以重视。为了充分发挥经消弧线圈和电阻接地方式的优势并克服其缺点,一种适用于10kV配电网可灵活调节的接地方式(即10kV配电网中性点灵活接地方式)被提出,后又经过了改进,如图1所示。改进后这种接地方式的工作原理为:电网正常运行时,消弧线圈和1200Ω接地电阻(由2个600Ω电阻串联组成)并联,消弧线圈预调至最佳补偿状态;当发生瞬时性单相接地故障时,消弧线圈直接补偿,使故障电流小于一定值,并联的1200Ω接地电阻可以抑制瞬时故障引起的过电压,从而使系统继续正常运行而不停止供电的同时降低线路设备受过电压的冲击;当发生永久性单相接地故障时,将接地电阻1200Ω改为600Ω,抑制间歇性弧光接地过电压,并为故障选线提供特征明显的零序有功电流,从而对过渡电阻小于3000Ω的单相接地故障进行选线。另外,接地电阻的接入,可有效区分虚幻接地与高过渡电阻接地。瞬时性单相接地故障时,消弧线圈直接补偿,使故障电流小于一定值,并联的1200Ω接地电阻可以抑制瞬时故障引起的过电压,从而使系统继续正常运行而不停止供电的同时降低线路设备受过电压的冲击;当发生永久性单相接地故障时,将接地电阻1200Ω改为600Ω,抑制间歇性弧光接地过电压,并为故障选线提供特征明显的零序有功电流,从而对过渡电阻小于3000Ω的单相接地故障进行选线。另外,接地电阻的接入,可有效区分虚幻接地与高过渡电阻接地。
目前的中性点灵活接地方式尽管可以一定程度上减弱故障暂态过电压对设备的冲击,并且选线精度也比谐振接地方式有所提高,但是谐振接地系统存在的诸如过电压、残流过大等一些不足也继承了下来,需要对其进一步研究,提出新的灵活接地方案。
35kV新型灵活接地系统的中性点构造方式如图2所示。其中故障选线电阻Rxx的阻值为350Ω;并联电阻Rdb的阻值为60Ω;L为消弧线圈;Rxx、L与系统中性点相连的开关为常开开关,Rdb与系统中性点相连的开关为常闭开关。
整个新型灵活接地方式的工作原理为:电网正常状态时,可采用预调节方式,对电网进行跟踪测量,长期并接Rdb电阻以限制中性点位移电压,并随时为抑制故障时暂态过电压做准备;当发生瞬时性接地故障时,消弧线圈经过一定延时并在Rdb电阻退出前投入进行补偿,随后Rdb电阻立即退出,以实现抑制暂态过电压与暂态残流的目的,并使接地点电流大大减小,接地电弧很大程度上自行熄灭,而且恢复电压上升速度大大减缓,电弧难以重燃;发生永久性接地故障时,短时并接选线电阻Rxx进行故障选线,配合接地保护及时排除故障。
2 结论
综上所述,35kV配电网中性点灵活接地方式兼容了补偿电容电流、抑制配电网内部过电压、实现故障选线三方面的优点,是一种可综合治理35kV配电网单相接地故障危害的新型接地方式。但目前的灵活接地方式在限制单相接地故障暂态过电压与抑制故障暂态残流方面还存在一些需要改进的地方,在接地方式上还没有真正实现“灵活”,研究新型灵活接地方式还是十分必要的。
参考文献:
[1]苏建设,陈陈.一种新型消弧补偿装置的暂态性能的仿真研究[J].继电器.2003.31(1):84-89.
[2]解广润.电力系统过电压[M].北京:水利电力出版社.1985.
篇11：35kV电缆故障成因及解决对策
关键词：35k V,电缆故障,维护检修
引言
目前, 我国的城市化建设和科学技术的进步, 带动了电缆在电力系统中的使用。和架空线线路不同的是, 电缆线路大部分是埋在地下、室内、隧道、沟道之中, 占用的空间相对较少。另一方面, 电缆线路受气候和环境的影响不是很明显, 这样就很好的保证了供电的稳定性和安全性。
1 我国电力电缆检修和维护的现状
虽然电缆线路敷设比较隐蔽, 占用空间小, 但是对于检修和维护工作存在很多不便, 并不适合做临时接地线, 这就使得电缆检修存在着较大的安全风险, 对检修人员的人身安全有着较大威胁, 因此电力电缆的维修环节必须的得到重视。目前, 我国电缆检修和维护多数使用的是状态检修法, 方法是先将电力系统与出故障的电缆进行分离, 对故障电缆的两端依次进行停电、验电、地线挂接和标示牌、遮拦设置等安全检测工作, 为了找到电缆的故障点, 需要开挖埋设的电缆线, 找到故障点之后要使电缆暴露。最后应该由专业的技术工作人员进行故障分析, 直到合格后再开始恢复供电。在整个维护检修的过程中, 主要是工作的环境有了很大的变化, 与标识牌、遮拦设备存在着一定的距离, 同时也没有安全的带电间隔操作, 维修工作人员的安全防护具有很高的被动性, 安全检修人员工作在一个非常危险的环境中。
2 电缆故障成因分析
2.1 击穿绝缘的理论分析
35k V电缆绝缘为分阶绝缘同心圆柱结构, 在高电压学术工程上, 属稍不均匀电场。其电场优化设计时外半径 (R) 与内半径 (r) 的比值为2.71828时最佳, 最高场强出现在内圆柱线芯表面, 通过采用不同介质来降低内半径场强, 如用介电常数大的10mm聚氯乙稀绝缘, 分到的场强就变小, 以及lmm均匀电场的半导体层、提供正常运行故障时的电容电流通道、及铜铠和外护套等, 都可最大限度的满足分到的场强与耐受场强的一致。
在稍不均匀电场间隙放电的特点为击穿电压与电晕起始电压是相同的, 也就是说电缆不同程度都存在放电, 无可避免, 但是否构成危害需要看实际情况。例如35k V系统电压A、B相均为40k V, C相故障接地为零, 电晕放电发展为故障, 原因是从事变配电工作人员有这样模糊的认识, 即“高电压产生放电”, 这是错误的认识。尖端先放电, 放电电压是由场强决定而非电压决定, 尖端受到的场强最大, 所以它先放电, 这就是工程应用中尤为重视的电场均匀化问题。而电缆头的制作, 除去架空线缠绕的300mm裸线, 1200mm聚乙稀绝缘层, l000mm热缩头工艺内衬300mm应力管, 根部与电缆铜铠和接地引下线相连, 其应力集中处也是场强集中处, 当系统电压40k V远大于估算击穿电压值时, 芯线电压与接地引下线或铜铠就发生自持放电, 并不断电晕, 积聚能量树枝化, 放电劣化绝缘, 最终电化学反应击穿绝缘, 多次故障均集中在铜铠外皮接地引下线处正说明了问题。
2.2 故障原因的分析
电缆段与架空线组合进线保护段时, 主要考虑了雷击线路或故障时起限流保护作用, 还有地区建设需要避开架空线干扰规划美观。35k V电缆段从集中参数的角度考虑, 电缆相当于一个大电容, 电缆外皮高频电流的集肤效应或电缆外皮的分流及耦合作用不能低估, 可以看作为—个特种变压器的初级绕组与次级绕组。电缆外皮与芯线为同心圆柱体, 其间的互感等于外皮的自感, 当外皮流过电流时, 芯线上会产生反电势, 阻止沿芯线的电流, 使绝缘大部分电流如同电流集肤效应那样, 从电缆外皮流走, 此时三相电容电流是否均衡?接地引下线是否能够提供足够导泄电流容量?这些都是设计和施工过程中必须考虑的问题, 如果不加注意, 草率施工, 都将导致缺陷和故障。资料和书载的一些故障显示, 当单芯铠装电缆负荷大或内外温差△f大时, 铠装层处绝缘中的场强将高于缆芯处, 而在电缆首、尾端的电缆应力集中处更是如此, 因此接地引下线烧断, 电缆头根部铜缆引下线熔融而缆芯无损, 皆有此原因。
3 电缆故障解决的办法
鉴于上述两点分析, 针对电缆由内部产生放电发展的故障, 施工单位已采取提高击穿电压的措施改进电缆头制作工艺, 对电缆段做均衡电容电流及减小接地电阻的方法, 均收到良好效果。
3.1 改进电缆头制作工艺, 改善电场分布
利用半导体层在热缩工艺段不剥削, 直至铜铠接外皮引下线处使场强尽量均匀, 增焊防潮段。 (特殊情况包缠增绕绝缘层, 并做应力锥) 。
(1) 电缆连接与接地 (如图1) 。电缆长度在500m以下, 电缆采用一端直接接地, 另一端经间隙或非线性电阻保护接地, 这样护套没构成回路, 可减少或消除护套上的环形电流, 提高电缆的输送容量。直接接地端接地电阻应小, 接触好, 达到正常运行和维持故障电流通路的要求。
l-线芯绝缘;2一白粘带绕包;3-半导电带绕包;4一半导电层屏蔽;5-铜屏蔽带;6-接地线焊点;7-外护套;8一防潮段;9-接地线;10-热熔胶带。
(2) 剥切电缆。按图2中规定的尺寸剥切电缆, 固定绑线, 剥除铜屏蔽和半导电层屏蔽。施工时不要伤及线芯绝缘并保持洁净。
l-外护套;2-铜带屏敝;3-半导电层屏蔽;4一绝缘线芯;k一接线鼻子孔深加5mm。
(3) 焊接地线。用镀锡编织铜接地线在距外护层端部10mm处的铜带屏蔽上绑扎一圈并焊牢, 焊点不少于三点, 在60mm密封段中部, 用焊锡将15~20mm长的一段编织接地间隙填满, 形成防潮段。
(4) 包绕半导电带和粘带。可以使用清洁剂清洗线芯的绝缘表面, 并在半导体电层屏蔽和线芯绝缘的交接处, 用半导电带绕包, 间隙平滑过渡, 半导电带与半导电层和线芯各搭接20mm。由此半导电带包绕处往上用自粘带以半叠绕方式绕包一层, 35k V为240mm, 包绕时需将导电带或自粘带拉伸至宽度的一半以半叠绕方式进行。
(5) 安装绝缘热收缩管。在电缆外护套端部密封段 (60mm) 包绕两层, 一层在接地线下面, 一层在接地线外面, 套人红色绝缘热收缩管, 自下而上缓慢环绕加热收缩, 收缩后端部有少量胶液被挤出为佳。
(6) 制作热缩电缆终端头和中间接头。有资料建议燃烧器选择为丙烷液化器喷枪, 它优于传统的汽油喷灯, 具有使用轻巧、火力适中, 火焰不含碳粒等优点, 解决汽油喷灯喷到热缩材料上产生微小碳化点带来的隐患, 确保热缩紧密平实, 无气泡, 呼吸进水受潮等安装质量问题。
3.2 改善接地
铜恺接外皮引下线接触更好, 接地电阻小, 护套一端接地, 当护套出现冲击过电压进, 护套上有很大的电流经接地线流人大地。如故障电流为6k A时, 两端接地电阻即使很小 (如为0.5Ω时) , 当通过回路电流时, 护套电压可能会提高到3k V, 如果护层绝缘不良, 将被击穿, 烧坏护套和加强带, 同时接地引下线绕融。
3.3 选择采样
考虑氧化锌避雷器或击穿保险装设全电流监视器记录, 采样收集数据, 判断避雷器选型是否正确, 是否构成两端接地、产生环流发热的问题。
4 结束语
综上所述, 35k V电缆在我国电力系统的运行中起着重要的作用。在对电缆故障进行维护与检修的时候, 要根据电缆故障的实际情况, 采取相应的解决措施, 认真做好电缆的故障的维护和检修, 保障供电的稳定性和安全性。
参考文献
[1]罗春霖.35k V高压单芯电缆的故障原因分析及解决方法[J].企业科技与发展, 2013 (07) :57~59.
[2]杨杰, 李翔宇.单芯电缆金属护套的接地[J].新疆电力技术, 2015 (04) :23~24.
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