國內首個GFN項目落地,天堂之城迎來世界一流接地保護

11月23日,經過一系列調試和功能測試,GFN正式具備投運的條件,風景優美,人傑地靈的天堂之城杭州迎來了當今世界一流的接地故障保護技術。

可以斷言,投運後該變電站至少有幾方面將得到質的提升:

  1. 電纜單相接地故障間歇性燃弧問題將得到徹底遏制,因弧光燒穿臨近相發生短路的風險將將為零,杜絕大面積停電的問題。
  2. 供電可靠性將大幅度提升,尤其對敏感用戶帶來可靠保障。
  3. 高阻類故障檢測能力從之前的1000多歐姆提升到25000歐姆以上,提升25倍,這意味供電安全性也將發生有質的改變。國內高阻檢測難的問題,每年因觸電電壓和跨步電壓傷亡人數幾百上千,從此,這個問題或將得到徹底解決。
  4. 小電流接地系統下選線難的問題,從根本上得以解決,無需加裝中電阻等任何外部輔助設備,選線準確率可達幾乎100%。

先看一組測試:

測試環境為110kV/10kV變電站,地處杭州市中心地帶,共有12條出線,供電用戶多為周邊CBD商務大廈和寫字樓等,也有少數敏感用戶。

消弧線圈在100年前作為一個偉大的發明,解決了接地保護供電可靠性的問題,瞬時故障無需跳閘,極大的提升供電的連續性。對架空線路系統來說,相比於小電阻接地方式,消弧線圈優勢明顯;但是在電纜出線網路里,消弧線圈開始有點「力不從心」,因為電纜故障絕大多數是永久性故障,就這點來說,似乎小電阻接地方式又」扳回一城「。 事實是怎麼樣的呢,先看以下真實故障測試現場。

消弧線圈接地方式:10kV電纜接地故障

https://www.zhihu.com/video/919337727370084352

這是最典型的電纜接地故障,在消弧線圈接地方式下,經測試接地點持續峰值和有效值電流分別為21.73A和1.36A,瞬時峰值或許更大,導致的間歇性燃弧問題如同視頻所看到,弧光溫度可達2000度,在極短時間即可燒穿臨近相,發生短路跳閘,甚至有引發電纜溝起火繼續蔓延的風險。

間歇性燃弧持續10秒對電纜絕緣造成的傷害

可以說,這是我們當前單相接地故障保護的現狀。

有的地方推薦使用小電阻接地方式,電纜故障切除快,此種接地方式屬於大電流接地系統,在此不做過多討論。有興趣的朋友在網上可以找到大把的專家論文學習。


GFN作為新一代接地保護,1992年在瑞典某變電站安裝第一台,因其卓越的滅弧效果和對接地點電流的抑制,人送外號「接地故障殺手「,尤其對於電纜故障,60ms內熄弧,將接地點電壓/電流抑制到零。無論故障發生在母線側近端還是幾十公里外的線路某處,在保護效果上無任何區別。

GFN接地方式:10kV電纜接地故障

https://www.zhihu.com/video/919338025278930944

這是新一代接地故障保護技術應該有的樣子。

不是任由間歇性燃弧肆虐而無能為力的消弧線圈接地保護,也不是為準確選線跳閘而損失供電可靠性的小電阻接地方式,應該是瞬間滅弧,不跳閘,在線近100%選線準確率且精準定位故障, 既提升供電可靠性又確保供電安全性的新一代接地故障保護-GFN接地方式。

GFN接地方式-從電纜故障開始到熄弧(接地點電流為零)用時25毫秒左右

再來看看高阻故障,國內定義高阻應該是600歐姆以上稱之為高阻。實際上,在實際運行環境中,架空線路掉落地上(草地,沙地,泥土地,磚地,水泥地,瀝青地等),這些工況下高阻阻值在10k-20k這個範圍內,很少有幾百歐或者千歐的高阻。

我們取中間值16k高阻為例,這個級別的高阻故障一旦發生,基本上現有的接地保護「兩眼一抹黑」,首先是靈敏度不夠,檢測不到已發生接地故障,當然也就無法啟動識別高阻故障線路。

在杭州市中心某110kV/10kV變電站,經測試16k高阻故障,消弧線圈未啟動,或「以為」沒有發生故障。如果發生真實環境中,如街道上斷線落地,路過行人極有可能因為觸電電壓或跨步電壓而受到致命傷害,這也是我們一定要解決高阻難題的意義。

同樣,在杭州市中心某110kV/10kV變電站,同種工況下測試GFN對16k高阻的反應。大約在故障發生後620毫秒,將接地點電流控制到零,即使現在有人靠近觸摸,在短時間內基本不會被致命傷害,存活下來的可能性極高。

GFN接地方式-從高阻故障發生開始到接地點電流抑制到零用時620毫秒

可能涉及到客戶方報告內容的細節,很多測試的過程和內容在此暫時不好提前公開。


國內首個GFN項目也是非常典型的「中西結合」的樣板工程。

熟悉GFN設備的專家和朋友都知道,它是由消弧線圈,RCC逆變器櫃和NM控制櫃。這裡的消弧線圈可以是我們新一代無級全補償消弧線圈,也可以是傳統調匝式,調隙式和調容式消弧線圈等。

GFN杭州項目是應用現有的乾式調匝消弧線圈與RCC逆變器櫃和NM控制櫃兼容搭配,達到的效果一樣的同時,既為客戶節省的開支,也為國內傳統消弧線圈接地的變電站的保護升級提供了成熟的解決方案。

變電站現有的1100kVA乾式調匝消弧線圈成套系統

用於升級傳統乾式消弧線圈保護功能的GFN系統(RCC逆變器櫃和NM控制櫃)

GFN設備安裝調試及測試現場圖

力之微薄,不為求全。

希望為當前配網接地保護及自動化領域提供力所能及的解決方案,隨著首個GFN項目在國內正式落地,除了感謝參與該項目的客戶方和合作夥伴,也非常感謝業內專家們對我們的大力支持,歡迎各位多多指點交流。

另外,我們也非常歡迎有實力的公司或個人聯繫合作。


推薦閱讀:

TAG:配電 | 電氣自動化 | 國家電網 |