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低电阻接地专题1:深圳前海片区小电阻运行方式的探讨

(深圳供电规划设计院有限公司,广东 深圳 518000)

原载于《科学技术创新》2017第29

摘 要:按规程规定,低电阻接地系统必须且只能有一个中性点接地运行。然而在前海片区高可靠性的要求下,主变采用两两并列运行,因此提出小电阻能否并列运行的问题。本文从国内现状、规程规范和设备厂家等方面调研,没有发现并列运行的案例,同时提出并列运行可能存在的问题和一用一备的替代方案。

关键词:中性点;小电阻;运行方式

1 前海电网概况

2015年4月,作为广东自贸区组成部分之一的深圳前海蛇口自贸区将在前海举行挂牌仪式。它既是广东自贸区的重要组成部分,也是深港经济深度合作的主要板块,是“特区中的特区”。

响应紧凑集约的规划理念,前海电网简化电压层级,提高供电可靠性,嵌入式建站,采用220/20kV供电,20kV配网采用花瓣式接线,向5个9的高供电可靠性迈进。

每座220kV变电站设计4台主变,主变两两并列运行,20kV采用单母线4分段四段母线环形接线,并列运行的两台主变低压侧母线通过常闭开关连接,并列运行组之间通过常开开关连接,并列运行的两条母线各出一条线路并相互连接合环运行。

变电站中性点采用小电阻接地方式,小电阻接于20kV母线,接地电阻20Ω。

2 问题提出

如图1,假设两台主变并列运行,其中只有#1变小电阻投入的情况下(#2接地变未投),在母线f1处发生单相接地故障,为减小停电范围,#1接地变第一时限跳分段、第二时限跳#1主变变低。#2主变仍带故障运行单相接地故障无法切除,存在人身触电安全隐患。

馈线f2点单相接地故障且站内开关间隔拒动结果和过程和母线f1处故障情况相同。

假设有2台接地变并列运行,#1接地变第一时限跳分段、解列,解列后#2接地变跳#2变低,保障了#1变及一半的负荷。由于单台接地变存在运行风险,2台接地变并列运行能有效减少停电范围,因此提出2台接地变小电阻能否并列运行的问题。

10kV中性点小电阻通常分列运行,对小电阻容量、阻值的分析计算已有很多。但当变压器并列运行时,小电阻能否并列运行、继电保护该如何配置等还少有讨论。下文主要从国内现状、规程规范和设备厂家等方面,探讨小电阻并列运行的可行性,提出可能存在的问题和替代方案。

3 国内类似电网现状

3.1上海供电局:上海供电局低压侧供电电压等级为10kV和35kV,一般采用单母线分段接线,变压器分列运行。每台主变低压侧带一段母线,低压侧的接地变压器一般接于主变低压侧出口处,采用小电阻接地方式。安装方式为:在主变室内低压侧附近布置三相铜母线,通过电缆引接至接地变压器。

因此,在主变停电检修时,该段铜母线和接地变同时停电,主变带低压侧两段负荷时,只有一组接地变运行,不存在两段母线的接地变压器同时运行的情况。

3.2 苏州供电局:苏州供电局低压侧电压等级为 10kV 和20kV,接线方式为单母线分段接线,变压器分列运行,接地变接于低压母线上。正常运行时,每段各带一台接地变,当主变检修或故障时,由相邻变压器带两段负荷,这时一台主变压器下方两台接地变需有一台接地变退出运行,不存在两台接地变同时运行的情况。

3.3广州供电局:广州供电局低压侧电压等级为10kV和20kV,接地变接于变压器低压侧引线上。10kV电网分列运行。广州中新知识城规划20kV电网,主变分列运行,配网采用同母合环花瓣接线方式,接地变分列运行。

3.4深圳供电局:深圳局常规变电站低压侧采用10kV电压等级,接地变接于10kV母线上。受短路电流控制,10kV电网分列运行。当检修或故障时,这时一台主变带两段10kV母线,其中一台接地变退出运行,不存在两台接地变同时运行的情况。

调研以上几个供电可靠性较高的供电局,几乎可以代表全国所有电网的情况,即国内目前没有接地变并列运行的实例。

4 接地变小电阻相关规程规范

目前查到的相关规范如下:

GB/T14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》

DL/T584-2007《3~110kV电网继电保护装置运行整定规程》

《工业与民用配电设计手册》

JB/T10777-2007《中性点接地电阻器》

Q/GDW 10370—2016《配电网技术导则》

Q/CSG110037-2012《南方电网10kV~110kV系统继电保护整定计算规程》

DL/T780-2001《配电系统中性点接地电阻器》

京供调[2003]34号《北京供电公司10kv低电阻接地系统零序保护配置及整定原则》

沪电力调字[1998]第371号 《上海电网小电阻接地系统继电保护配置原则和整定运行规定》

规范中相关内容摘抄如下:

4.1适用于单侧电源低电阻接地系统中的专用Z形接地变压器(以下简称:接地变压器)保护、连接于母线的线路、电容器、电抗器、站用变等设备反应接地故障的保护装置。(注:在以下整定配合的规定中,电源侧为上一级,负荷侧为下一级。)

4.210kV~35kV低电阻接地系统中接地电阻的选取宜为6~30欧姆,单相接地故障时零序电流(3I0)以1kA左右为宜。

4.3低电阻接地系统必须且只能有一个中性点接地运行,当接地变压器或中性点电阻失去时,供电变压器的同级开关必须同时打开。

4.410kV~66kV系统专用接地变压器应配置主保护和相间后备保护。对低电阻接地系统的接地变压器,还应配置零序过电流保护。零序过电流保护宜接于接地变中性点回路中的零序电流互感器。当专用接地变不经断路器直接接于变压器低压侧时,零序过电流保护宜有三个时限,第一时限断开低压侧母联或分段断路器,第二时限断开主变低压侧断路器,第三时限断开变压器各侧断路器。当专用接地变接于低压侧母线上,零序过电流保护宜有两个时限,第一时限断开母联或分段断路器,第二时限断开接地变压器断路器及主变各侧断路器。

从以上规范看出,没有规范涉及小电阻并列运行内容,低电阻接地系统必须且只能有一个中性点接地运行。

5 接地变小电阻相关设备情况

国内知名的小电阻生产厂家有深圳华力特、广州智光和上海思源。这几个厂家技术成熟,其生产的接地变在南网占有较大的市场份额。

经过对三个厂家的调研,他们都没有生产过并列运行的小电阻接地装置。大多厂家认为:a.小电阻可以并列运行,只要阻抗相同,小电阻阻值相同;b.但是由于国内没有主变并列运行的案例,因此没有生产过并列运行的小电阻;c.接地变和电阻器都是成熟的技术,只要确定其容量、阻值和电流即可,如果需要小电阻并列运行,主要是继电保护的配合,因此应研究的重点继电保护装置在小电阻并列运行时的配合。d.若按小电阻并列运行设计,厂家需要研发相关设备,做型式试验、挂网运行试验,然后才能正式挂网运行,需要周期较长。

6 并列运行可能存在的问题

如图1,假如并列运行时发生f1母线接地故障,解列后#1变带#1接地变及左侧负荷运行,此时网络结构由原来的环网变为辐射状,网络阻抗发生相应的变化,继电保护若要正确动作,需要人工手动修改定值;如果解列前设置的定值能在解列后继续适用,则可不用修改定值,但是是否有合适的定值适用于解列前后两种情况,还需要针对具体情况进行研究。

7 一用一备运行方式的可能性

如图1,主变并列条件下,如果发生上文所说的故障,可以通过小电阻一用一备方式运行,即f1故障时,#1接地变跳分段、解列,同时联动投入#2接地变,#2接地变投入后跳#2变低切除故障,保护#1主变带左侧负荷运行。

结束语

查阅目前的规程规范,没有对小电阻并列运行做出相关规定;调研国内几个重要电网,没有小电阻并列运行的实例;调研国内主要小电阻生产厂家,没有生产过小电阻并列运行的产品,因此在目前技术不成熟的情况下不推荐并列运行方式。

接地变、电阻器已是成熟技术,小电阻并列运行主要是研究采用哪些种类的保护,保护逻辑、时序、定值等怎么配合,从而确定小电阻的参数,达到小电阻并列运行的目的,因此继电保护是下一步应深入研究的问题。

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