2011 年12 月10 日6:59 分,1#站用变761 开关跳闸引起厂区生活用电断开,后台监控机报警,现场值班人员查看变电站后台监控机发现保护动作显示:“站用变I 段过流保护动作”,查看风电机组监控屏显示机组运行正常,到高压室查看发现开关柜监控装置均显示三相电压分别为Ua=14V,Ub=95V,Uc=104V,线电压Uab=Uac=Ubc。站内运行人员根据保护动作的情况和装置显示的数据初步判断站内设备或者集电线路某处发生了单相接地故障(根据数据判断为不完全接地[2])。在汇报相关生产领导并联系值班调度员后,运行人员做好相应的安全措施,仔细检查站内设备确定无接地点,然后采取拉路选线法排查集电线路,更进一步缩小接地故障的范围,当拉开711 组开关时,发现接地现象消失,证明711 组风电机组线路发生了单相接地。驱车前往现场对711 组6 台机组及箱变进行仔细检查,发现4# 机组箱变高压侧B 相电缆接头及底座裂开,B 相发生了单相接地。
现场人员将上述情况向有关领导汇报并办好相关手续后,在做好安全措施的前提下对4# 机组箱变进行故障处理。经过及时抢修,4# 箱变恢复正常,单相接地故障排除,送电后机组、箱变及变电站设备均恢复正常运行。
3 10kV系统单相接地故障分析
10kV 系统通过接地变经电阻接地属于小接地电流系统,小接地电流系统发生单相接地时由于故障点电流很小,而且三相之间的线电压仍然对称,而系统绝缘又是按线电压设计的,所以允许短时运行而不立即切断故障设备,提高了供电可靠性,这就是风电场4# 箱变高压侧发生单相接地故障后风电机组仍然能继续运行的主要原因。但是在单相接地后,其他两相的对地电压升高(由于本起接地属于不完全接地,因此在监控上读出的数据显示故障相电压下降但不为零,非故障相电压上升至相电压与线电压之间,为了方便分析问题,假设下面分析的前提是在完全接地状态),接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流,如果此电容电流相当大,就会在接地点产生间歇性电弧[3],接地相对地电压可能升高为相电压的2.5~3 倍[4],这种过电压对系统的安全威胁很大,可能使其中一相绝缘击穿造成两相接地短路故障,使事故进一步扩大。
下面从原理层面来分析小接地电流系统发生单相接地时的特点:
(1)图2 所示为小接地电流系统
相发生接地时的电流分布图。