在供電系統(tǒng)中,對各種短路故障及其他不正常運行情況,目前所采用的防范措施是安裝繼電保護裝置,因為系統(tǒng)故障時,通常伴有電流增大、電壓降低、功率方向改變、設(shè)備溫度升高等現(xiàn)象發(fā)生。而其電流信號變化,主要是通過CT(電流互感器)變流后送入繼電保護裝置,因此正確安裝CT是確保繼電保護裝置正確動作的基礎(chǔ),目前CT的基本接線方式主要有:
(1)三相星形接線即Y形接線(如圖1-a),該接線能夠反應(yīng)兩相、三相及單相短路故障。且在任何短路故障情況下,流入繼電器線圈電流IJ與CT 二次側(cè)電流I2相等,其接線系數(shù)在任何情況下均為1。
(2)兩相星形接線即V形接線(如圖1-b),由于其B相沒裝設(shè)CT,B相單相接地故障時,沒有故障電流流入繼電器線圈,故該接線方式不能用于單相接地保護裝置,但該接線方式由于其接線簡單、經(jīng)濟性等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于工廠6~10kV小電流接地的供電系統(tǒng)中,同時作為相間短路保護裝置的接線方式,流入繼電器線圈電流IJ與CT 二次側(cè)電流I2也相等,其接線系數(shù)在正常工作和相間短路時也為1。
圖1
某廠供電系統(tǒng)如圖2,夏季汛期某天,系統(tǒng)報B相單相接地,隨后不久,變電所丙過流保護裝置4動作跳閘,造成大面積停電。事故發(fā)生時架空線路II由于小雨發(fā)生接地閃爍一瓷瓶被擊穿損壞,形成單相接地,伴隨有變電所一臺電機電纜頭故障。
圖2
事故發(fā)生后,初步認定為越級跳閘事故,但經(jīng)保護校驗,核查沒有問題。后經(jīng)對現(xiàn)場、建設(shè)資料進一步查證:變電所乙為反相序:系統(tǒng)A對其C,系統(tǒng)C對其A,此為早期建廠時歷史原因形成,是在外系統(tǒng)母線經(jīng)套管過墻后標(biāo)錯了A、C,形成企業(yè)電網(wǎng)反相序,因其為終端用戶,將錯就錯運行。
隨著企業(yè)發(fā)展,電網(wǎng)擴建,新建了中心變電所甲及變電所丙、丁,建設(shè)過程中,陰差陽錯變電所丁也為反相序,只不過此時系統(tǒng)B為其C,系統(tǒng)C為其B,如圖相序所標(biāo),企業(yè)為10kV電網(wǎng),CT采用V形(兩相不完全星形)接線方式,最后分析判定事故先由架空線路B相單相接地引起,隨之A、C相電壓升高(或閃爍時形成過電壓)。
而后將系統(tǒng)中絕緣薄弱的系統(tǒng)C相(亦即電纜頭中的中間相)對地擊穿,最終形成系統(tǒng)中不同地點的B、C相間短路,而在變電所乙、丁的這兩相上恰好未裝保護裝置,最后由變電所丙過流保護裝置4“越級”動作,事故擴大。
1 系統(tǒng)中兩個CT均裝在同名相(以A、C為例)的分析
當(dāng)CT均安裝在平行線路同名相時(如圖3示),發(fā)生在平行線路不同相兩點接地故障時,保護裝置動作情況見表1。
圖3
表1
說明在兩套保護裝置動作時間即使在t1=t2的情況,這種接線方式在發(fā)生相間故障時不僅能確保一套動作,而且還能保證有2/3的機會只切除其中一條線路,不出現(xiàn)全停,減少不必要的切除兩條線路(不接地系統(tǒng)允許單相接地短時運行),只有在A、C相故障時,才出現(xiàn)全停,這也是在6~10kV小接地電流系統(tǒng)為什么要選擇V形接線方式的原因。
2 系統(tǒng)中兩個CT裝在不同名相(線路1裝A、C相,線路2裝A、B相)的分析
仍以圖3為例,當(dāng)CT安裝在平行線路不同名相時,發(fā)生在平行線路不同相兩點接地故障時,保護裝置動作情況見表2。
表2
說明在兩套保護裝置動作時間t1=t2時,將會有1/6機會兩套保護裝置均不動作,發(fā)生越級跳閘,擴大停電范圍,出現(xiàn)前例情況,這是不允許的,另有1/2機會要同時切除兩回線路,只有1/3機會有選擇性地只切除一回線路,工作情況很差。
V形接線方式由于其簡單經(jīng)濟,被廣泛應(yīng)用在中性點直接接地電網(wǎng)和非直接接地電網(wǎng)中,作為相間短路保護,特別是在分布很廣的中性點非直接接地電網(wǎng)中,兩點接地短路發(fā)生在圖3的可能性很大。
在這種情況下,采用V形接線可以保證有2/3的機會只切除一條線路,比Y形接線具有優(yōu)越性。而且,當(dāng)電網(wǎng)中的電流保護采用V形接線方式時,為了避免越級跳閘(表2),必須是在所有的線路上將保護裝置安裝在兩同名相上(一般都裝于A、C相上),才能保證在不同線路上發(fā)生兩點及多點接地時,能有選擇的切除故障,縮小停電范圍。
(編自《電氣技術(shù)》,標(biāo)題為“在V形接線中電流互感器安裝相的選擇”,作者為閆迎洲。)