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行业动态

防止接地网和过电压事故●国家电网公司十八项电网重大反事故措施案例

 

 

 

 
 
总体情况说明

为了防止接地网和过电压事故,根据近年来相关技术标准、规范,以及近几年的一些接地网和过电压事故情况,修订防止接地网和过电压事故的反事故措施。原文中所有引用电力行业标准《接地装置工频特性参数测量导则》(DL/T 475—1992)之处,全部按最新标准修改为《接地装置特性参数测量导则》(DL/T 475—2006)。另外把正文中引用的标准《输变电设备状态检修试验规程》(DL/T 393—2010)(执行状态检修的地区)、《电力设备预防性试验规程》(DL/T 596—1996)(未执行状态检修的地区)提至前言部分说明,各地根据具体情况相应参照标准中具体条款执行。

本次修订将防止接地网和过电压事故措施分为六部分,即防止接地网事故、防止雷电过电压事故、防止谐振过电压事故、防止变压器过电压事故、防止弧光接地过电压事故、防止无间隙金属氧化物避雷器事故,反事故措施尽量按照设计、基建、运行三个不同阶段分别提出。原反措中有关防止并联电容器组的过电压的内容调整至第10章(防止串联电容器补偿装置和并联电容器装置事故。

根据目前电力系统的实际情况,金属氧化物避雷器基本完全取代阀式避雷器,因此,条文中取消了有关对阀式避雷器的反措要求。

 
 
 
 
 
 

 

 
 
条文说明

条文为防止接地网和过电压事故,应认真贯彻《交流电气装置的接地》(DL/T 621—1997)(编制注:根据国家能源局2015年第1号公告,2015年1月14日 起本电力行业规程作废,同时新增加有国家标准《交流电气装置的接地设计规范》(GB/T 50065-2011))、《接地装置特性参数测量导则》(DL/T 475—2006)、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T 620—1997)、《输变电设备状态检修试验规程》(DL/T 393—2010)、《电力设备预防性试验规程》(DL/T 596—1996)及其他有关规定,并提出以下重点要求。

接地装置是保证电气设备安全、稳定运行的重要部件,准确测量变电站的接地阻抗是非常重要的,试验必须严格执行《接地装置特性参数的测量导则》(DL/T 475—2006)中所规定的测量方法和要求。

在测量运行中的大、中型接地网的接地阻抗时,应尽可能消除地网中电压和电流的干扰,近几年变频技术的应用可有效地消除系统中干扰电压和干扰电流的影响,可准确的测量大中型接地网的接地阻抗。

 
 
14.1防止接地电网事故

14.1.1 设计、基建应注意的问题

14.1.1.1  在输变电工程设计中,应认真吸取接地网事故教训,并按照相关规程规定的要求,改进和完善接地网设计。

应采用实测土壤电阻率作为接地设计依据,土壤电阻率测量应采用四极法,如条件允许,变电站土壤电阻率测量最大的极间距宜取拟建接地装置最大对角线的2/3。

应重点考虑接地装置(包括设备接地引下线)的最小截面,高电位引外或低电位引内,接触电压或跨步电压超过规程规定等问题,采取相应措施。

14.1.1.2  对于110kV及以上新建、改建变电站,在中性或酸性土壤地区,接地装置选用热镀锌钢为宜,在强碱性土壤地区或者其站址土壤和地下水条件会引起钢质材料严重腐蚀的中性土壤地区,宜采用铜质、铜覆钢(铜层厚度不小于0.8mm)或者其他具有防腐性能材质的接地网。对于室内变电站及地下变电站应采用铜质材料的接地网。

本条款所要求对象界定为新建、改建变电站,对已运行变电站不做要求。

根据国家电网公司部门文件《关于进一步规范输变电工程接地设计有关要求的通知》(基建设计〔2011〕222号)中第二条新增内容:“在中性或酸性土壤地区,接地装置选用热镀锌钢为宜,在强碱性土壤地区或者其站址土壤和地下水条件会引起钢质材料严重腐蚀的中性土壤地区,宜采用铜质、铜覆钢或者其他具有防腐性能材质的接地网,具体应根据站址的土壤腐蚀特性确定”。 

虽然铜材价格较贵,但是综合考虑到铜质材料的耐腐蚀性较钢质材料好,热稳定系数远大于钢质材料,且使用寿命长,因此对于110kV及以上重要变电站,在钢质材料腐蚀严重时,宜选用铜质材料的接地网。

由于室内变电站及地下变电站的接地网难以进行接地网改造,所以要求“室内变电站及地下变电站应采用铜质材料的接地网”。

 

14.1.1.3  在新建工程设计中,校验接地引下线热稳定所用电流应不小于远期可能出现的最大值,有条件地区可按照断路器额定开断电流考核;接地装置接地体的截面积不小于连接至该接地装置接地引下线截面积的75%。并提出接地装置的热稳定容量计算报告。

近几年随着国民经济的发展,电网容量不断增加,各地区的原设计接地装置热容量不满足实际运行容量要求的矛盾越来越突出。2005年版《十八项反措》中“所在区域电网长期规划”往往不能适应电网的快速发展,所考虑裕度较小,接地网是隐蔽工程,扩容难度较大。相对而言“按照断路器短路电流开断容量”是现有设备的所能承受的最大极限,裕度较大,可以满足电网长期发展的要求。但是对于某些变电站(如终端变电站),短路电流较小,而设备按国家电网公司统一招标,开断电流值的要求较高。故要求校验接地引下线热稳定所用电流是远期可能出现的最大值,对于短路电流较大且区域电网扩容迅速的地方宜按照断路器额定开断电流校核,其他地区不做硬性统一要求。

在发生短路故障时,流过接地引下线的电流是全部的故障电流,而地网干线有分流作用,流过主接地网干线的电流是接地引下线的50%或者更小,本条文要求接地装置接地体的截面积不小于连接至该接地装置接地引下线截面积的75%是考虑一定裕度。

根据《交流电气装置的接地》(DL/T 621—1997)附录C,设备接地引下线截面与主网干线截面的配合原则如下:

根据热稳定条件,未考虑腐蚀时,接地线(接地引下线)的最小截面应符合式(14-1)要求

Sg≥Ig/c×(14-1)

式中:

Sg——接地引下线的最小截面,mm2

Ig——流过接地线的短路电流稳定值,A;

te——短路的等效持续时间;

 c——接地线材料的热稳定系数,钢材:70,铜材:210。

根据热稳定条件,未考虑腐蚀时,接地装置接地极(主网干线)的截面不宜小于连接至该接地装置的接地线截面的75%。

 

14.1.1.4  在扩建工程设计中,除应满足14.1.1.3中新建工程接地装置的热稳定容量要求以外,还应对前期已投运的接地装置进行热稳定容量校核,不满足要求的必须进行改造。

工程扩建可能造成短路容量水平变化,目前在扩建工程中部分设计单位仅对扩建工程部分进行热稳定容量校核,而对于原有接地装置的影响未加以考虑,因此为了解决该问题,要求同时应对前期已投运的接地装置进行热稳定容量校核,不满足要求的必须进行改造。

14.1.1.5  变压器中性点应有两根与接地网主网格的不同边连接的接地引下线,并且每根接地引下线均应符合热稳定校核的要求。主设备及设备架构等宜有两根与主接地网不同干线连接的接地引下线,并且每根接地引下线均应符合热稳定校核的要求。连接引线应便于定期进行检查测试。

当设备故障时,单根接地引下线严重腐蚀造成截面减小或者非可靠连接条件下,易造成设备失地运行。因此变压器中性点应有两根与主接地网不同地点(地网主网格的不同边)连接的接地引下线,且每根接地引下线均应符合热稳定的要求。主设备指110kV及以上的断路器、TV、TA、CVT、隔离开关、避雷器等。

连接引线要明显、直接和可靠,且便于定期测试、检查,应符合《交流电气装置的接地》(DL/T621—1997)的规定。如截面(还应考虑防腐)不够应加大,并应首先加大易发生故障设备(如变压器、断路器、电压及电流互感器等)的接地引下线截面或条数。

[案例]电网内曾发生过变压器中性点接地引下线由于热稳定容量不足导致在单相接地故障时烧断的情况,造成变压器失地运行而引起设备损坏的事故。

14.1.1.6  施工单位应严格按照设计要求进行施工,预留设备、设施的接地引下线必须经确认合格,隐蔽工程必须经监理单位和建设单位验收合格,在此基础上方可回填土。同时,应分别对两个最近的接地引下线之间测量其回路电阻,测试结果是交接验收资料的必备内容,竣工时应全部交甲方备存。

接地装置存在的问题之一就是施工未按照设计要求进行,造成接地装置埋深不够等问题,使得接地阻抗不合格或者接地装置易发生腐蚀,因此对于接地装置的施工应加强监理,隐蔽工程应经监理单位和建设单位验收合格后方可回填,并要求留有影像资料存档,同时在交接时要求进行接地引下线之间的导通测试,保证导通良好,测试结果应作为接地网交接报告的一部分交甲方存档。

14.1.1.7  接地装置的焊接质量必须符合有关规定要求,各设备与主接地网的连接必须可靠,扩建接地网与原接地网间应为多点连接。接地线与接地极的连接应用焊接,接地线与电气设备的连接可用螺栓或者焊接,用螺栓连接时应设防松螺帽或防松垫片。

考虑接地线与接地极的连接时,特别应注意检查焊接部分的焊接质量并做好防腐措施,当采用搭接焊接时,其搭接长度应为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。

接地装置在安装施工时,焊接质量一定要保证完好,否则会因焊接不好造成焊接处腐蚀速度加快,甚至在故障点时成为易断点,致使事故因接地不好而扩大。各种电气设备与主接地网的连接,是各种电气设备安全、稳定运行的技术保障,若连接不良,将导致设备失地运行。为保证扩建接地网与原接地网间等电位,必须多点连接。

14.1.1.8  对于高土壤电阻率地区的接地网,在接地阻抗难以满足要求时,应采用完善的均压及隔离措施,防止人身及设备事故,方可投入运行。对弱电设备应有完善的隔离或限压措施,防止接地故障时地电位的升高造成设备损坏。

短路电流引起的地电位升高超过2kV时,接地网应符合以下要求:

(1)为防止转移电位引起的危害,对可能将接地网的电位升高引向厂、站外或将低电位引向厂、站内的设施,应采取隔离措施。

例如,对外的通信设备加隔离变压器;向厂、站外供电的低压线采用架空线,其电源中性点不在厂、站内接地,改在厂、站外适当的地方接地;通向厂、站外的管道采用绝缘段,铁路轨道分别在两处加绝缘鱼尾板等。

(2)考虑短路电流非周期分量的影响,当接地网电位升高时,发电厂、变电站内的3~10kV阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量。

(3)应验算接触电位差和跨步电位差,对不满足规定要求的,应采取局部增设水平均压带或垂直接地极,以及铺设砾石地面或沥青地面等措施,防止对人身安全造成威胁。

(4)对有可能由于雷击造成发电厂弱电设备损坏事故发生的,应对其采取隔离措施或装设专用的浪涌保护器。

14.1.1.9  变电站控制室及保护小室应独立敷设与主接地网紧密连接的二次等电位接地网,在系统发生近区故障和雷击事故时,以降低二次设备间电位差,减少对二次回路的干扰。

本条款提出对应于二次保护对接地网的要求。敷设区域界定为控制室及保护小室。

14.1.2 运行维护的有关要求

14.1.2.1  对于已投运的接地装置,应每年根据变电站短路容量的变化,校核接地装置(包括设备接地引下线)的热稳定容量,并结合短路容量变化情况和接地装置的腐蚀程度有针对性地对接地装置进行改造。对于变电站中的不接地、经消弧线圈接地、经低阻或高阻接地系统,必须按异点两相接地校核接地装置的热稳定容量。

对于变电站中的不接地、经消弧线圈接地、经低阻或高阻接地等小电流接地系统,由于其异相不同点接地时短路电流最严重,是决定该系统接地装置的热容量的重要指标,所以该类系统必须按异点两相接地短路来校核接地装置的热稳定容量。

 

14.1.2.2  应根据历次接地引下线的导通检测结果进行分析比较,以决定是否需要进行开挖检查、处理。

设备引下线导通测量结果的变化趋势反映了接地网的腐蚀情况和连接状况,因此应定期进行接地装置导通情况的检测。测试中禁止使用万用表进行接地引下线之间的回路电阻测量,应采用测量电流大于1A的接地引下线导通测量装置,通过检测并经过历次试验数据的比较判断腐蚀程度或连接状况,并决定是否进行开挖。

接地装置引下线的导通检测工作建议1~3年进行一次(220kV及以上变电站1年,110(66)kV变电站3年),并进行记录、分析;还应按照规程要求定期选择条件恶劣处进行典型的直接检查,记录被腐蚀的厚度及年限等,以积累腐蚀数据。对于腐蚀严重的部分应采取补救措施。

[案例]1999年7月20日, 某220kV 变电站发生重大设备事故,事故造成一台220kV变压器(150MVA)烧毁,10kV的B段配电设备、主控室全部二次设备等严重烧损,并扩大到电网,致使部分发电厂共计10台发电机组发生相继跳闸的系统事故。其事故起因就是8023插头柜三相短路,但是由于开关柜接地线与主接地网未连接,造成开关柜高电位,开关柜的高电位经开关柜内控制和合闸电缆直接窜入直流系统,导致直流电源消失,从而导致事故扩大。

14.1.2.3  定期(时间间隔应不大于5年)通过开挖抽查等手段确定接地网的腐蚀情况,铜质材料接地体的接地网不必定期开挖检查。若接地网接地阻抗或接触电压和跨步电压测量不符合设计要求,怀疑接地网被严重腐蚀时,应进行开挖检查。如发现接地网腐蚀较为严重,应及时进行处理。

目前来看,接地网开挖检查是检查接地装置材料腐蚀性的有效手段,通过定期开挖抽查可有效判断整个接地网的腐蚀情况,在开挖检查的5年期限之内,土壤或者地下水质可能导致接地网腐蚀严重的地区,可根据接地网接地阻抗或接触电压和跨步电压测量结果适当缩短接地网开挖时间。

对于接地装置,第一次按规程开挖以后,应坚持不超过五年开挖1次。

(1)对于已运行10年的接地网,接地装置腐蚀情况通过周围的环境及开挖检查研究。根据电气设备的重要性和施工的安全性,通过选择5~8个点沿接地引下线进行开挖,要求不得有开断、松脱或严重腐蚀等现象,如有疑问还应扩大开挖的范围。

(2)对于运行10年以上的接地网,以后每3~5年要继续开挖检查一次,发现接地网腐蚀较为严重时,应及时进行处理。

由于铜质材料防腐性能非常好,因此针对铜质材料接地体的接地网可以不必定期开挖检查。

 

 

 
 
14.2 防止雷电过电压事故

14.2.1 设计阶段应因地制宜开展防雷设计,除A级[地闪密度小于0.78次/(平方千米·年]]雷区外,220kV及以上线路一般应全线架设双地线,110kV线路应全线架设地线。地线保护角可参照国家电网公司《架空输电线路差异化防雷工作指导意见》(国家电网生〔2011〕500号)选取。

近年来随着雷电活动日益强烈,部分地区雷击跳闸在线路跳闸中的比例有增加趋势,而且主要表现形式是绕击跳闸。在线路投运后,降低绕击跳闸的手段非常有限。因此对于新建线路,在设计阶段减小边导线保护角(地线保护角)是行之有效的根本措施。根据《关于印发〈架空输电线路差异化防雷工作指导意见〉的通知》(国网生〔2011〕500号),新建输电线路应按照国家电网公司发布的雷区分布图,逐步采用雷害评估技术取代传统雷电日和雷击跳闸率经验计算公式,并按照线路在电网中的位置、作用和沿线雷区分布,区别重要线路和一般线路进行差异化防雷设计。

(1)重要线路地线保护角。重要线路应沿全线架设双地线,地线保护角一般按表14-1选取。

14-1重要线路地线保护角选取一览表

雷区分布

电压等级kV

      

地线保护角°

A~B2

110

单回路铁塔

10

同塔双(多)回铁塔

0

钢管杆

20

220~330

单回路铁塔

10

同塔双(多)回铁塔

0

钢管杆

15

500~750

单回路

5

同塔双(多)回

0

C1~D2

对应电压等级和杆塔型式可在上述基础上,进一步减小地线保护角

 

对于绕击雷害风险处于Ⅳ级区域的线路,地线保护角可进一步减小。两地线间距不应超过导地线间垂直距离的5倍,如超过5倍,经论证可在两地线间架设第3根地线。 

(2)一般线路地线保护角。除A级雷区外,220kV及以上线路一般应全线架设双地线。110kV线路应全线架设地线,在山区和D1、D2级雷区,宜架设双地线,双地线保护角需按表14-2配置。220kV及以上线路在金属矿区的线段、山区特殊地形线段宜减小保护角,330kV及以下单地线路的保护角宜小于25°。运行线路一般不进行地线保护角的改造

14-2一般线路地线保护角选取

雷区分布

电压等级kV

      

地线保护角°

A~B2

110

单回路铁塔

15

同塔双(多)回铁塔

10

钢管杆

20

220~330

单回路铁塔

15

同塔双(多)回铁塔

0

钢管杆

15

500~750

单回路

10

同塔双(多)回

0

C1~D2

对应电压等级和杆塔型式可在上述基础上,进一步减小地线保护角

 

14.2.2  对符合以下条件之一的敞开式变电站应在110~220kV进出线间隔入口处加装金属氧化物避雷器。

14.2.2.1  变电站所在地区年平均雷暴日不小于50日或者近3年雷电监测系统记录的平均落雷密度不小于3.5次/(平方km·年)

14.2.2.2  变电站 110~220kV进出线路走廊在距变电站15km范围内穿越雷电活动频繁(平均雷暴日数不小于40日或近3年雷电监测系统记录的平均落雷密度大于等于2.8次/(平方千米·年)的丘陵或山区。

14.2.2.3  变电站已发生过雷电波侵入造成断路器等设备损坏。

14.2.2.4  经常处于热备用运行的线路。

按照原有设计规范,110及220kV变电站仅有母线避雷器,无出线避雷器。处于热备用运行的线路在遭受雷击时,或变电站进出线断路器在线路遭雷击闪络跳闸后,在断路器重合前的时间内,线路再次遭受雷击时,雷电侵入波在断路器断口处发生全反射,产生的雷电过电压超过了设备的雷电耐受绝缘强度,母线避雷器对出线断路器等设备不能有效保护,造成内绝缘或外绝缘击穿,因此在110~220kV进出线间隔入口处加装金属氧化物避雷器。

变电站进出线间隔入口金属氧化物避雷器应根据变电站总平面布置,在满足设计安全距离的前提下,优先考虑装设在变电站内进出线间隔的线路侧或进线门型架上;变电站内不具备安装条件的,可以将避雷器装设在进线终端塔上。

(1)装设在变电站内的间隔入口避雷器。应选用无间隙金属氧化物避雷器,其性能参数和型号应与变电站母线避雷器保持一致,避雷器的保护距离见表14-3。

(2)装设在进线终端塔上的避雷器。应选用带串联间隙的金属氧化物避雷器,避雷器本体的性能参数应与变电站母线MOA相同(不能直接选用线路用避雷器),110、220kV带间隙金属氧化物避雷器的雷电冲击50%放电电压应分别不大于250kV和500kV,终端塔接地装置的工频接地电阻值应小于10Ω。避雷器的保护距离见表14-3

14-3避雷器的保护距离一览表

系统标称电压(kV

安装位置

设备雷电冲击耐受电压(kV

最大保护距离(m

110

站内

450

60

550

95

220

850

80

950

105

110

终端塔

450

55

550

90

220

850

70

950

90

 

综上所述,为了预防断开断路器因雷电侵入波造成断路器损害的事故发生,最安全经济有效的办法就是在易遭受雷击的线路入口(断路器的线路侧附近)装设MOA。

[案例]2007年7月29日晨,某供电公司220kV WB变电站某线B相开关遭受雷击损坏,造成220kV北母线的母线保护动作,开关跳闸,全站停电。现场检查,某线B相开关灭弧室瓷套损坏。巡线检查,发现某线4号塔合成绝缘子有放电痕迹,雷电定位系统显示故障时,在某线4~5号塔间有连续落雷。

应优先安排重要变电站,重要线路出口段加装避雷器,提高线路、变电站防雷水平,防范雷击过电压对变电站设备造成损坏。

14.2.3  架空输电线路的防雷措施应按照输电线路在电网中的重要程度、线路走廊雷电活动强度、地形地貌及线路结构的不同,进行差异化配置,重点加强重要线路以及多雷区、强雷区内杆塔和线路的防雷保护。新建和运行的重要线路,应综合采取减小地线保护角、改善接地装置、适当加强绝缘等措施降低线路雷害风险。针对雷害风险较高的杆塔和线段宜采用线路避雷器保护。

根据《关于印发〈架空输电线路差异化防雷工作指导意见〉的通知》(国网生〔2011〕500号)中附件2中区分重要线路及一般线路的差异化防雷要求修订。

[案例]某供电公司某变电站220kV 侧仅由同塔双回线BT甲乙线供电。2006年10月19日220kV BT乙线因雷击跳闸,造成变电站全停。9时9分,220kV BT甲乙线双套分相差动保护动作、距离I段保护动作,A相开关跳闸,重合成功。9时11分,220kV BT甲乙线双套分相差动保护动作,三相开关跳闸,造成220kV某变电站全停,并影响三座66kV变电站停电。某变电站220kV侧仅由同塔双回线BT甲乙线供电,雷击后,同塔双回线同时闪络跳闸的可能性较大。同塔双回线路可进行差异化防雷配置,减少雷击后同时跳闸的概率。

14.2.4  加强避雷线运行维护工作,定期打开部分线夹检查,保证避雷线与杆塔接地点可靠连接。对于具有绝缘架空地线的线路,要加强放电间隙的检查与维护,确保动作可靠。

220kV及以上线路采用绝缘地线时地线上的感应电压可以高达几十千伏,工程实践中曾发生过地线间隙长期放电引起严重通信干扰的情况,其原因就是地线间隙调整不当或固定不可靠。

14.2.5  严禁利用避雷针、变电站构架和带避雷线的杆塔作为低压线、通信线、广播线、电视天线的支柱。

当低压线、通信线、广播线、电视天线等搭挂在避雷针、变电站构架和带避雷线的杆塔上时,雷击会造成低压、弱电设备损坏,甚至威胁人身安全,因此严禁搭挂。

避雷针遭受雷击或雷电侵入波沿避雷线进站,所引起局部接地网电位抬升,高电位的窜入可能造成低压、弱电设备损坏。对有可能由于雷击造成弱电设备损坏事故发生的,应对其采取隔离措施或装设专用的浪涌保护器。

发电厂、变电站的接地装置应与线路的避雷线相连,且有便于分开的连接点。当不允许避雷线直接和发电厂、变电站配电装置构架相连时,发电厂、变电站接地网应在地下与避雷线的接地装置相连接,连接线埋在地中的长度不应小于15m。

14.2.6  在土壤电阻率较高地段的杆塔,可采用增加垂直接地体、加长接地带、改变接地形式、换土或采用接地模块等措施。

在土壤电阻率较高的地区,可采用增加垂直接地体、加长接地带、改变接地形式、换土或采用接地新技术(如接地模块)等措施,新建线路原则上不使用化学降阻剂。已使用降阻剂的杆塔接地,要缩短开挖检查周期。在盐碱腐蚀较严重的地段,接地装置应选用耐腐蚀性材料或者采用导电防腐漆防腐。

 

 

 
 
14.3 防止变压器过电压事故

14.3.1  切合110kV及以上有效接地系统中性点不接地的空载变压器时,应先将该变压器中性点临时接地。

因断路器非同期操作、线路非全相断线等原因造成变压器中性点电位异常抬升,可能导致变压器中性点绝缘损坏,或中性点避雷器(如有)发生爆炸。

14.3.2  为防止在有效接地系统中出现孤立不接地系统并产生较高工频过电压的异常运行工况,110~220kV不接地变压器的中性点过电压保护应采用棒间隙保护方式。对于110kV变压器,当中性点绝缘的冲击耐受电压不大于185kV时,还应在间隙旁并联金属氧化物避雷器,间隙距离及避雷器参数配合应进行校核。间隙动作后,应检查间隙的烧损情况并校核间隙距离。

(1)在有效接地系统中当变压器中性点不接地运行时,因断路器非同期操作、线路非全相断线等原因造成中性点不接地的孤立系统,单相接地运行时产生较高工频过电压,为防止中性点绝缘损坏,变压器中性点应采用棒间隙保护。

棒间隙距离应按照电网具体情况而定,原则上220kV选用250~300mm(当接地系数    K≥1.87时,选用285~300mm);110kV选用105~115mm。

棒间隙可使用直径f 14mm或f 16mm的圆钢,棒间隙应采用水平布置,端部为半球形,表面加工细致无毛刺并镀锌,尾部应留有15~20mm螺扣,用于调节间隙距离。

在安装时,应考虑与周围物体的距离,棒间隙与周围接地物体距离应大于1m,接地棒长度应不小于0.5m,离地面距离应不小于2m。

应定期检查棒间隙的距离,尤其是在间隙动作后应进行检查间隙烧损情况,如不符合要求应进行调整或更换。

对于低压侧和中压侧无电源的新投变压器,中性点间隙可不设零序TA保护;如需要设零序TA保护的,保护整定时间可以比0.5s适当延长,但应小于3s。

(2)对于110kV变压器,当中性点绝缘的冲击耐受电压不大于185kV时,还应在间隙旁并联金属氧化物避雷器,间隙距离及避雷器参数配合应进行校核,间隙、避雷器应同时配合保证工频和操作过电压都能防护。

此条主要针对部分老旧变压器其中性点绝缘水平为35kV等级(工频耐压85kV,冲击耐受电压180kV)时,还应在并联间隙旁并联MOA,其U1mA>67kV,1kA雷电残压不大于120kV。

[案例]2007年7月7日某变电公司220kV BDL站因某线路被雷击引起1、2号主变压器间隙保护动作跳闸,变电站全停。

雷击同时造成XZ站2号变压器及BDL 1、2号变压器中性点击穿,击穿电流达到变压器间隙电流保护定值。变压器间隙电流保护时间按照《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/T 14285—2006中相关要求整定为0.5s。在510ms左右,XZ 2号变压器间隙电流保护动作,约543ms跳开变压器各侧断路器。511ms BDL 1、2号变压器间隙电流保护动作,约560ms跳开变压器三侧断路器。600ms左右某线重合送出。暴露的问题是在主变压器间隙保护设置上,未能统筹考虑在特殊情况下的设定。

由于某线路部分通过山区,夏季遭受雷击的概率较高,为了避免类似的情况的再次发生,经过调研,参考某公司在变压器中性点间隙所做出的研究,暂时将变压器间隙时间改为1.5s。经过了几次雷击考验,没有出现类似问题。间隙零序电流保护宜设置适当延时,避免在间隙动作后造成误跳变压器。

14.3.3  对于低压侧有空载运行或者带短母线运行可能的变压器,宜在变压器低压侧装设避雷器进行保护。

对于低压侧有空载运行或者带短母线运行可能的变压器,为防止高压侧非全相或者非同期合闸,以及高压侧有沿架空线路入侵的雷电波时,由于高低压绕组之间的静电感应而在变压器的低压侧出现危及绕组绝缘的过电压,因此宜在变压器低压侧装设避雷器进行保护,以防止传递过电压造成变压器绝缘损坏。

 

 

 
 
14.4 防止谐振过电压事故

14.4.1  为防止110kV及以上电压等级断路器断口均压电容与母线电磁式电压互感器发生谐振过电压,可通过改变运行和操作方式避免形成谐振过电压条件。新建或改造敞开式变电站应选用电容式电压互感器。

避免断路器断口电容和空母线TV(电磁式电压互感器)铁磁谐振过电压造成危害的根本措施是采用电容式电压互感器。对有发生断路器断口电容和空母线TV铁磁谐振过电压可能的,可采取以下措施:在出现带断口电容断路器投切空母线时,首先拉开母线TV刀闸,或者运行人员密切监视空母线电压,在带断口电容断路器切空母线操作时,如果出现谐振现象,尽快拉开断路器两侧隔离开关的其中一侧隔离开关,而在投空母线时,如果在断路器两侧隔离开关合入后出现谐振现象,应尽快合入断路器。严禁在发生长时间谐振后,合入断路器,将母线TV重新投入运行。TV谐振消除后(特别是长时间谐振后),应认真全面地检查TV,防止TV带故障隐患投入运行。检查项目包括:外观检查是否渗漏油、测试绕组直流电阻、取油做色谱试验等。

 

14.4.2  为防止中性点非直接接地系统发生由于电磁式电压互感器饱和产生的铁磁谐振过电压,可采取以下措施:

14.4.2.1  选用励磁特性饱和点较高的,在1.9Um/电压下,铁芯磁通不饱和的电压互感器。

14.4.2.2  在电压互感器(包括系统中的用户站)一次绕组中性点对地间串接线性或非线性消谐电阻、加零序电压互感器或在开口三角绕组加阻尼或其它专门消除此类谐振的装置。

14.4.2.3  10kV及以下用户电压互感器一次中性点应不接地。

以上措施是防止电磁式电压互感器饱和引发谐振的有效措施,目前在电力系统应用较多,在一次绕组中性点对地间串接线性或非线性消谐电阻、加零序电压互感器或在开口三角绕组加阻尼或其他专门消除此类谐振的装置可以在不更换电压互感器的前提下有效地消除谐振过电压。

 

 

 
 
14.5防止弧光接地过电压事故

14.5.1  对于中性点不接地的6~35kV系统,应根据电网发展每3~5年进行一次电容电流测试。当单相接地故障电容电流超过《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T 620—1997)规定时,应及时装设消弧线圈;单相接地电流虽未达到规定值,也可根据运行经验装设消弧线圈,消弧线圈的容量应能满足过补偿的运行要求。在消弧线圈布置上,应避免由于运行方式改变出现部分系统无消弧线圈补偿的情况。对于已经安装消弧线圈、单相接地故障电容电流依然超标的应当采取消弧线圈增容或者采取分散补偿方式;对于系统电容电流大于150A及以上的,也可以根据系统实际情况改变中性点接地方式或者在配电线路分散补偿。

发电厂6~10kV厂用系统的结构发生变化时,应进行电容电流测试。

当10kV、35kV系统的电容电流较大,采用在变电站集中补偿的方式有困难时,宜根据就地平衡的原则,采用在变电站集中补偿和在下一级开闭站分散补偿相结合的补偿方式。

部分地区由于消弧线圈设置不合理,造成负荷站在负荷切换时消弧线圈补偿未及时切换,使得出现部分系统无补偿的现象,严重影响系统的安全稳定运行,因此在消弧线圈布置上补偿容量宜与主要负荷运行在一起,切换时宜实现一起切换到电源点。

 

[案例]2008年6月23日某供电公司220kV某变电站因线路故障过电压,202-2隔离开关放电造成2号变压器差动动作跳闸。因雷雨大风天气,某线2~3号杆塔导线对树木放电,10kV系统受到扰动。由于系统电容电流较大,使10kV-5母线系统产生的接地电流不易熄灭,产生弧光接地过电压,此过电压在系统202-2隔离开关绝缘薄弱处发生绝缘击穿,导致三相短路故障,造成202-2隔离开关烧损。

故障原因主要是由于雷雨天气某线对树放电,造成线路故障;10kV系统未采取限制接地过电压的有效措施。

14.5.2  对于装设手动消弧线圈的6~35kV非有效接地系统,应根据电网发展每3~5年进行一次调谐试验,使手动消弧线圈运行在过补偿状态,合理整定脱谐度,保证电网不对称度不大于相电压的1.5%,中性点位移电压不大于额定电压的15%。

近几年,配电网6~35kV系统发展非常快,电缆的使用越来越多,配电网电容电流越来越大,单相短路时,电容电流难以熄灭,造成单相短路时易引发相间短路故障,因此应根据电网发展每3~5年进行一次电容电流测试,

由于消弧线圈的电感电流部分或者全部地补偿了电容电流,使故障电流减小,对熄灭故障电弧或限制重燃大为有利。消弧线圈的接入还可以大大降低故障间隙的恢复电压上升速度,从而有利地抑制了产生间歇性电弧的几率。消弧线圈的脱谐度越小(补偿度越大),这种作用就越显著。然而太小的脱谐度将导致正常运行中较大的中性点位移,因此必须综合两方面的要求确定合适的脱谐度。

目前,我国过电压保护规程规定,中性点经消弧线圈接地系统采用过补偿方式,其脱谐度不超过10%;即使由于消弧线圈容量不够而不得不采用欠补偿方式时,脱谐度也不要超过10%;同时还要求中性点位移电压一般不超过相电压的15%。

非有效接地系统包括不接地、谐振接地、低电阻接地和高电阻接地系统。

 

14.5.3  对于自动调谐消弧线圈,在订购前应向制造厂索取能说明该产品可以根据系统电容电流自动进行调谐的试验报告。自动调谐消弧线圈投入运行后,应根据实际测量的系统电容电流对其自动调谐功能的准确性进行校核。

 

14.5.4  不接地和谐振接地系统发生单相接地时,应采取有效措施尽快消除故障,降低发生弧光接地过电压的风险。

防止产生弧光接地过电压的根本途径是消除间歇电弧,可根据电力系统实际运行状况,采取相应的措施:

1. 将系统中性点直接接地(或经小电阻接地)。系统在单相接地时引起较大的短路电流,继电保护装置会迅速切除故障。故障切除后,线路对地电容中储存的剩余电荷直接经中性点入地,系统中不会出现弧光接地过电压,但配电网发生单相接地的概率较大,中性点直接接地,断路器将频繁动作开断短路电流,大大增加检修维护的工作量,并要求有可靠的自动重合闸装置与之配合,故应权衡利弊,经技术经济比较后选定。

2. 中性点经消弧线圈接地。正确运用消弧线圈可补偿单相接地电流和减缓弧道恢复电压上升速度,促使接地电弧熄灭,大大减小出现高幅值弧光接地过电压的概率。

3. 在中性点不接地系统中,若线路过长,当运行条件许可,可采用分网运行的方式,减小接地电流,有利于接地电弧的自熄。

 

 

 
 
14.6 防止无间隙金属氧化物避雷器事故

14.6.1  对金属氧化物避雷器,必须坚持在运行中按规程要求进行带电试验。当发现异常情况时,应及时查明原因。35kV及以上电压等级金属氧化物避雷器可用带电测试替代定期停电试验,但对500kV金属氧化物避雷器应3~5年进行一次停电试验。

带电试验包括泄漏电流测试及红外精确测温。泄漏电流(全电流、阻性电流)测试、红外精确测温可以发现避雷器运行中的受潮和电阻片的劣化情况,因此应坚持在运行中进行带电测试。

带电试验应严格按周期进行,并加强试验数据的分析,对于阻性电流增长超过50%的应进行复测,对于阻性电流超过100%的应停电进行直流试验。

考虑到500kV避雷器的重要性,还应进行定期停电试验。

 

[案例]2006年9月28日某供电公司220kV某变电站1号主变压器220kV侧B相避雷器爆炸,造成两侧开关跳闸。暴露的问题是避雷器装配工艺不当,未能将密封盖板完全压紧,致使上节避雷器绝缘筒受潮,主变压器运行后,上节避雷器绝缘筒击穿,发生爆炸,引起主变压器差动保护动作跳闸。日常运行巡视中应加强避雷器泄漏电流监测,发现异常应立即采取相应措施。

 

14.6.2  严格遵守避雷器交流泄漏电流测试周期,雷雨季节前后各测量一次,测试数据应包括全电流及阻性电流。

 

14.6.3  110kV及以上电压等级避雷器应安装交流泄漏电流在线监测表计。对已安装在线监测表计的避雷器,有人值班的变电站每天至少巡视一次,每半月记录一次,并加强数据分析。无人值班变电站可结合设备巡视周期进行巡视并记录,强雷雨天气后应进行特巡。

避雷器泄漏电流在线监测应严格按照周期进行,试验数据应有专人进行分析,全电流增长超过20%时应进行带电测试,测量全电流和阻性电流,并进行分析、判断,必要时进行停电直流试验。

对有人值班和无人值班站建议采用不同巡视周期。对于无人值班变电站,可结合设备巡视周期进行巡视,强雷雨天气后应进行特巡。有人值班变电站可以做到“每天至少巡视一次”。

点击次数:  更新时间:2016-04-05  【打印此页】  【关闭