單相接地故障:3月23日西藏110千伏昌都中心變致大範圍停電

事件回顧:2017年3月23日9時33分,國網西藏電力110千伏昌都中心變電站35千伏昌泉線A相發生接地故障,10.3秒後引起35千伏昌火Ⅰ線(電纜線路約200米)對側電纜頭擊穿三相短路,故障越級造成3 5千伏母線、10千伏母線失壓,3 5千伏四川壩、雲南壩變電站及併網昌都電站全停,造成大範圍停電,損失負荷1.5萬千瓦。

又一次由單相接地故障引發的較大範圍停電。

我們也再一次倡導將單相接地故障扼殺在「搖籃里」。

遺憾的是,國內配網普遍不太重視中性點接地保護,配網不管是運用消弧線圈還是電阻接地,只是作為一個按照國網標準要求的配置,很少人考慮接地保護設備管不管用的問題,甚至在沒有出現突發停電事故前,往往忽視接地保護設備的作用。

根據2014年昌都110kV中心變電站增容改造工程介紹到其中兩台20MVA主變增容至50MVA,主變35千伏側共配置一台2200kVA消弧線圈接地以及增加10千伏出線等,我們了解到該電站35千伏中性點接地方式為消弧線圈接地。

國內配網專家們一直在不厭其煩的強調一件事情:

消弧線圈接地:對電纜接地故障無效,解決不了間歇性燃弧問題,同時由於補償了故障容性電流,導致選線設備因為殘流太小無法準確選線,甚至無動作;

小電阻接地瞬時接地故障也跳閘,極大影響供電可靠性;

所以,變電站中性點接地保護的選擇意味著在發生單相接地故障時能否及時抑制故障蔓延,保護電站安全和用戶用電的可靠性。

就當前城區電纜線路和負荷不斷增加的情況下,接地保護設備應當做到以下三點要求:

1.電纜接地故障間歇性燃弧能否徹底抑制;

2.能否以近100%準確率成功選出故障線;

3.瞬時或永久單相接地故障能否最大可能避免跳閘停電;

如果中性點接地保護設備不能達到以上要求,那麼我們斷言此類停電事故仍然有可能繼續一而再,再而三的發生。

往往事故發生後,我們可預見的是通報批評,反思事故原因,加強設備巡查和加強繼電設備管理,或者處罰責任人等,這些到底能起到多少作用呢?畢竟是技術上的缺陷,而要人來擔責,豈不是「頭痛醫腳」的笑話。

很明顯,單純的消弧線圈接地和小電阻接地方式已經不能滿足當前配網的需求。

根據通報內容,我們大概推測的這次停電事件過程是由單相接地故障引發,消弧線圈啟動補償零序電流,但是殘流仍然存在,電纜線路間歇性燃弧導致臨近線路絕緣破壞造成短路,繼而引發一些列跳閘,大面積停電等。

就目前在中性點接地技術領域,成熟應用且能達到以上三點要求的,GFN接地故障全補償綜合保護設備是不二選擇。(以事實為依據,強烈鄙視吹牛逼)

瑞典GFN接地方式下的10kV電纜 - 騰訊視頻 https://v.qq.com/x/page/p03437gcmqb.html

圖1: GFN接地保護效果-10kV電纜,系統電容電流60A左右,發生單相接地故障後

GFN設備可以補償容性電流亦可清除殘流,在60毫秒內將故障點電流抑制到零。這解決了以上提到的第一個要求: 電纜接地故障間歇性燃弧能否徹底抑制,很明顯,在處理電纜重燃弧問題上,GFN可以說「藥到病除」。

圖2: 在接地故障發生一瞬,GFN人機界面/遠程調控中心告警線路故障

關於故障選線原理,在前面的帖子中介紹過,大家可以看看歷史貼文了解。根據我們測試的結果和實際應用情況看,無論高阻(高達三萬歐)還是低阻故障, GFN具備足夠的靈敏度,快速補償且同時選出故障線路,選線成功率近100%。 這是接地保護設備應當達到的第二個要求。

關於第三個要求,我們曾經有個實際的例子,義大利一個變電站,變壓器中性點通過GFN接地方式,有一次發生單相接地故障,因為沒有跳閘停電,運維人員可能由於忙別的而疏忽了這個事情,直到一個禮拜後才發現某變電站發生單相永久接地故障且已經持續的一個禮拜,好在GFN設備的RCC殘流補償器一直在不停的補償並抑制故障殘流,線路沒有跳閘停電。

雖然沒跳閘停電,但是我們還是希望運維可以及時處理故障,因為長期讓非故障相運行在線電壓,可能會對非故障兩相線路絕緣薄弱處產生破壞而引發相間短路,一旦到這個時候,GFN設備肯定會發出指令,及時切除故障線路,那停電就在所難免了。

以上,我們提供了一個解決當前配網接地故障的方案,可能也會有其他技術流派,不管什麼方案,真正能實實在在解決當前棘手的接地故障保護弱的問題,我們認為一定會得到國網、南網、電廠以及擁有自備變電站的工廠等的重視。

畢竟突發故障停電事故不可避免的涉及兩個問題:

可靠性和安全性

這是我們電力人不斷追求的目標,也是我們城市規劃建設躋身國際先進城市的重要指標之一,更重要的是保護電力用戶財產和人身安全的責任。

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