10kV配電網(wǎng)中間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作分析

煙臺(tái)東源送變電工程有限公司萊山分公司 欒海港

在配電網(wǎng)中，間歇性接地保護(hù)作為一種重要的保護(hù)裝置，能夠及時(shí)檢測(cè)和隔離接地故障，保護(hù)設(shè)備和人員的安全。然而，間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作的問(wèn)題仍然存在，給配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。其中，中性點(diǎn)接地故障是導(dǎo)致間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作的常見因素之一。

1 中性點(diǎn)接地故障分析

1.1 中性點(diǎn)接地故障的分類

中性點(diǎn)接地故障可分為以下幾種類型：中性點(diǎn)接地電阻斷路、中性點(diǎn)接地電阻故障和中性點(diǎn)接地不良。中性點(diǎn)接地電阻斷路指的是中性點(diǎn)接地電阻發(fā)生斷開，導(dǎo)致中性點(diǎn)失去接地連接。中性點(diǎn)接地電阻故障會(huì)導(dǎo)致接地電阻值異常增加或接地電阻連接不可靠。中性點(diǎn)接地不良涉及中性點(diǎn)接地存在問(wèn)題，如接地電極腐蝕、接地導(dǎo)線斷裂或松動(dòng)等情況，這些問(wèn)題會(huì)影響中性點(diǎn)的電壓分布和接地效果。對(duì)于不同類型的中性點(diǎn)接地故障進(jìn)行分類有助于更好地了解故障的性質(zhì)和特征，并采取相應(yīng)的故障診斷和維修措施[1]。

1.2 中性點(diǎn)接地故障對(duì)間歇性接地保護(hù)的影響

中性點(diǎn)接地故障會(huì)對(duì)間歇性接地保護(hù)產(chǎn)生不良影響，可能引起誤動(dòng)作或無(wú)法正確檢測(cè)和隔離接地故障。第一，當(dāng)中性點(diǎn)接地故障發(fā)生時(shí)，中性點(diǎn)電壓可能會(huì)上升或變得不穩(wěn)定，這會(huì)導(dǎo)致間歇性接地保護(hù)誤判為接地故障，觸發(fā)保護(hù)裝置的動(dòng)作。第二，故障引起的地電流異常增加會(huì)使間歇性接地保護(hù)錯(cuò)誤地觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致不必要的干預(yù)和停電。

中性點(diǎn)接地故障的存在會(huì)增加間歇性接地保護(hù)的誤動(dòng)作概率，導(dǎo)致保護(hù)裝置可能會(huì)錯(cuò)誤地判定為發(fā)生接地故障，從而觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，為了確保間歇性接地保護(hù)的可靠性和準(zhǔn)確性，需要對(duì)中性點(diǎn)接地故障進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)和診斷，采取相應(yīng)的維修和改進(jìn)措施，確保對(duì)接地故障的正確檢測(cè)和隔離，以減少誤動(dòng)作的發(fā)生。

1.3 中性點(diǎn)接地故障的檢測(cè)和診斷方法

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷中性點(diǎn)接地故障，表1介紹一些常用的檢測(cè)和診斷方法。

表1 中性點(diǎn)接地故障的檢測(cè)和診斷方法

2 間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作的可能原因

2.1 傳感器故障及其影響

傳感器可能存在靈敏度不足、漂移、偏差或失效等問(wèn)題，這些問(wèn)題可能導(dǎo)致保護(hù)裝置無(wú)法準(zhǔn)確感知和測(cè)量電流、電壓等信號(hào)，從而引發(fā)誤動(dòng)作。例如，電流傳感器的故障可能導(dǎo)致保護(hù)裝置無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)接地電流，造成誤動(dòng)作或無(wú)法及時(shí)檢測(cè)接地故障[2]。

2.2 信號(hào)干擾對(duì)誤動(dòng)作的影響

電磁干擾、電磁波輻射、共模干擾，以及其他外部干擾源都可能干擾保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，使其錯(cuò)誤地觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作。

信號(hào)干擾會(huì)影響保護(hù)裝置的信號(hào)采集和處理過(guò)程，導(dǎo)致信號(hào)失真或誤判。例如，電磁干擾可能使保護(hù)裝置錯(cuò)誤地感知到接地電流存在，導(dǎo)致誤動(dòng)作的發(fā)生。

2.3 系統(tǒng)地電壓波動(dòng)對(duì)誤動(dòng)作的影響

當(dāng)系統(tǒng)地電壓存在異常波動(dòng)或突變時(shí)，保護(hù)裝置可能錯(cuò)誤地將其解讀為接地故障，觸發(fā)誤動(dòng)作。地電壓波動(dòng)可能源自系統(tǒng)內(nèi)部的故障，如接地電阻變化、地線接觸不良等，也可能受到外部因素的影響，如大氣放電、雷擊等。

2.4 負(fù)荷諧波對(duì)誤動(dòng)作的影響

諧波電流會(huì)對(duì)保護(hù)裝置產(chǎn)生影響，干擾其正常運(yùn)行，特別是當(dāng)負(fù)荷諧波與間歇性接地保護(hù)裝置的工作頻率相近時(shí)，誤動(dòng)作的概率會(huì)增加。

負(fù)荷諧波可能來(lái)自非線性負(fù)荷設(shè)備，如電子設(shè)備、變頻器、整流裝置等。這些設(shè)備會(huì)引入諧波電流，使保護(hù)裝置誤判為接地故障，并觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作[3]。

2.5 絕緣破壞與誤動(dòng)作的關(guān)系

當(dāng)絕緣系統(tǒng)發(fā)生故障，如絕緣材料老化、絕緣子破裂、絕緣擊穿等，可能導(dǎo)致接地電流異常增加或電壓分布不均勻，該異常現(xiàn)象會(huì)干擾間歇性接地保護(hù)的正常工作，引起誤動(dòng)作。

絕緣破壞可能由環(huán)境因素、設(shè)備老化、外力作用等多種原因引起，及時(shí)地絕緣監(jiān)測(cè)和維護(hù)對(duì)于預(yù)防絕緣破壞引起的誤動(dòng)作至關(guān)重要。如圖1所示。

圖1 絕緣材料老化

3 中性點(diǎn)接地故障引起的間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作案例分析

3.1 案例一：中性點(diǎn)接地電阻斷路

在一座10kV 配電站中，該配電站中有多個(gè)變壓器，每個(gè)變壓器的中性點(diǎn)均通過(guò)接地電阻接地。然而，由于設(shè)備老化和維護(hù)不到位，某個(gè)變壓器的中性點(diǎn)接地電阻發(fā)生斷開，導(dǎo)致中性點(diǎn)失去接地連接。

3.1.1 分析過(guò)程

事故起因：中性點(diǎn)接地電阻斷路的起因是設(shè)備老化和維護(hù)不到位，使接地電阻發(fā)生斷開。

事故分析：中性點(diǎn)接地電阻斷路會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)電壓異常升高或不穩(wěn)定，可能誤導(dǎo)間歇性接地保護(hù)，引發(fā)誤動(dòng)作。

事故維修措施：診斷過(guò)程中，巡視和目視檢查確認(rèn)了中性點(diǎn)接地電阻的斷開情況。維修措施包括更換或修復(fù)中性點(diǎn)接地電阻，確保中性點(diǎn)的正常接地連接。此外，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的定期檢查和維護(hù)，防止類似故障再次發(fā)生。

3.1.2 結(jié)論

中性點(diǎn)接地電阻斷路導(dǎo)致間歇性接地保護(hù)的誤動(dòng)作。通過(guò)巡視檢查、維修中性點(diǎn)接地電阻和加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，可以解決中性點(diǎn)接地電阻斷路故障，提高間歇性接地保護(hù)的可靠性。

3.2 案例二：中性點(diǎn)接地電阻故障

在一座10kV 配電站中，發(fā)生了中性點(diǎn)接地不良的故障。中性點(diǎn)接地存在松動(dòng)、腐蝕、接觸不良等問(wèn)題，導(dǎo)致中性點(diǎn)無(wú)法有效與地連接。

3.2.1 分析過(guò)程

事故起因：中性點(diǎn)接地不良的起因可能是接地連接部分松動(dòng)、腐蝕或接觸不良。

事故分析：中性點(diǎn)接地不良會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)電壓異常變化或無(wú)法保持穩(wěn)定的接地狀態(tài)。這種異常狀態(tài)可能導(dǎo)致間歇性接地保護(hù)誤判為接地故障，觸發(fā)誤動(dòng)作。

事故維修措施：診斷過(guò)程中，使用巡視檢查和接地電阻測(cè)量確認(rèn)了中性點(diǎn)接地不良的存在。維修措施包括緊固接地連接、清理腐蝕物等方法，確保中性點(diǎn)接地的良好連接和穩(wěn)定接地狀態(tài)。另外，還應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的定期檢查和維護(hù)，以預(yù)防中性點(diǎn)接地不良問(wèn)題的再次發(fā)生。

3.2.2 結(jié)論

通過(guò)巡視檢查、接地電阻測(cè)量和維護(hù)措施，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決中性點(diǎn)接地不良問(wèn)題，提高間歇性接地保護(hù)的可靠性和準(zhǔn)確性，確保配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

3.3 案例三：中性點(diǎn)接地不良

在一座10kV 配電站中，中性點(diǎn)接地電阻出現(xiàn)短路、開路或接觸不良等故障現(xiàn)象，導(dǎo)致中性點(diǎn)接地連接不穩(wěn)定或無(wú)法正常工作。

3.3.1 分析過(guò)程

事故起因：中性點(diǎn)接地電阻故障的起因可能是接地電阻本身老化、松動(dòng)或接觸不良等。

事故分析：中性點(diǎn)接地電阻故障會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)電壓異常變化或失去接地連接，可能引發(fā)間歇性接地保護(hù)的誤動(dòng)作。

事故維修措施：診斷過(guò)程中，使用接地電阻測(cè)量和巡視檢查確認(rèn)了中性點(diǎn)接地電阻存在故障。維修措施包括維修、更換或重新連接中性點(diǎn)接地電阻，確保中性點(diǎn)正常接地。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的定期維護(hù)和檢查，防止中性點(diǎn)接地電阻故障再次發(fā)生。

3.3.2 結(jié)論

通過(guò)接地電阻測(cè)量、巡視檢查和維修措施，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決中性點(diǎn)接地電阻故障，提高間歇性接地保護(hù)的可靠性和準(zhǔn)確性，確保配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

4 間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作的預(yù)防與改進(jìn)措施

4.1 提高傳感器性能和準(zhǔn)確性的

在預(yù)防和改進(jìn)間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作方面，關(guān)注傳感器的性能和準(zhǔn)確性是至關(guān)重要的。選擇具有高精度、低漂移和良好線性特性的傳感器，以確保準(zhǔn)確的信號(hào)采集和測(cè)量。并進(jìn)行定期的傳感器校準(zhǔn)和維護(hù)，以保持其性能和準(zhǔn)確性。校準(zhǔn)過(guò)程應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)程序，并記錄校準(zhǔn)結(jié)果。同時(shí)，要考慮使用多個(gè)參數(shù)進(jìn)行故障檢測(cè)和判斷，如電流、電壓和頻率等，以提高判斷準(zhǔn)確性。

4.2 信號(hào)濾波和抗干擾設(shè)計(jì)

為了防止外部干擾對(duì)間歇性接地保護(hù)的誤動(dòng)作產(chǎn)生影響，采用合適的濾波器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾除高頻噪聲和干擾，確保只保留有效信號(hào)。設(shè)計(jì)抗干擾電路和屏蔽措施，減少外部對(duì)信號(hào)的影響。例如，采用屏蔽線纜、金屬屏蔽箱等措施來(lái)減少電磁干擾。考慮引入地電壓補(bǔ)償技術(shù)，通過(guò)測(cè)量地電壓并相應(yīng)補(bǔ)償，減少地電壓變化對(duì)間歇性接地保護(hù)的影響。

4.3 地電壓監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)化

為了更好地監(jiān)測(cè)和識(shí)別中性點(diǎn)接地故障，應(yīng)對(duì)地電壓監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行定期檢查和校準(zhǔn)，以確保其準(zhǔn)確性和可靠性，校準(zhǔn)應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)程序，并記錄校準(zhǔn)結(jié)果。此外，使用高精度的地電壓監(jiān)測(cè)裝置，能夠準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)測(cè)中性點(diǎn)的接地狀態(tài)和電壓變化。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定合適的地電壓閾值，并設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制，當(dāng)?shù)仉妷撼^(guò)或低于設(shè)定閾值時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便采取相應(yīng)的措施。

4.4 諧波控制和負(fù)荷管理

諧波對(duì)間歇性接地保護(hù)的誤動(dòng)作可能產(chǎn)生負(fù)面影響，可以采取以下措施：在系統(tǒng)中引入諧波過(guò)濾器，用于過(guò)濾諧波成分，減少諧波對(duì)間歇性接地保護(hù)的干擾；采用合適的諧波控制策略，如無(wú)功補(bǔ)償、諧波限制器等，以控制負(fù)載產(chǎn)生的諧波，降低諧波水平；合理管理和平衡系統(tǒng)負(fù)荷，減少過(guò)載和諧波產(chǎn)生，以降低間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 絕緣測(cè)試和維護(hù)策略

絕緣破壞可能導(dǎo)致間歇性接地保護(hù)的誤動(dòng)作。要定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行絕緣測(cè)試，以監(jiān)測(cè)絕緣狀態(tài)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的絕緣問(wèn)題，測(cè)試結(jié)果應(yīng)記錄并進(jìn)行評(píng)估。另外，根據(jù)絕緣測(cè)試結(jié)果，制定相應(yīng)的維護(hù)策略，包括維護(hù)絕緣物的清潔、絕緣層的修復(fù)、絕緣物的更換等，以確保絕緣性能良好。同時(shí)，引入絕緣監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵設(shè)備和線路的絕緣狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣問(wèn)題并采取相應(yīng)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)10kV 配電網(wǎng)間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作進(jìn)行了深入研究和分析，得出以下結(jié)論。

第一，中性點(diǎn)接地故障是導(dǎo)致間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作的重要原因之一，中性點(diǎn)接地電阻斷路、中性點(diǎn)接地電阻故障和中性點(diǎn)接地不良都可能導(dǎo)致誤動(dòng)作的發(fā)生。第二，傳感器故障、信號(hào)干擾、系統(tǒng)地電壓波動(dòng)、負(fù)荷諧波和絕緣破壞等因素也會(huì)影響間歇性接地保護(hù)的準(zhǔn)確性，可能引起誤動(dòng)作。第三，為了預(yù)防和減少間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作，提出了一系列改進(jìn)措施，包括提高傳感器性能、采用抗干擾設(shè)計(jì)、優(yōu)化地電壓監(jiān)測(cè)裝置、控制負(fù)荷諧波，以及加強(qiáng)絕緣測(cè)試和維護(hù)策略。

本研究為解決10kV 配電網(wǎng)間歇性接地保護(hù)誤動(dòng)作問(wèn)題，提供了技術(shù)支持和指導(dǎo)，進(jìn)一步地研究和實(shí)踐將有助于提高配電網(wǎng)的可靠性和安全性，確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。