高低壓成套開（kāi）關櫃接（jiē）地保護裝置研究

高低壓成套開關櫃主要承擔了電力係統中的運行控製功能,涉及到發電、輸電（diàn）等多項工作（zuò）,對於開關櫃的研（yán）究也具有現（xiàn）實意義。高低壓成套開關（guān）櫃（guì）內部包含繼電保護（hù）裝置、負荷開關、二次（cì）設備等,通過連接多條母線和出現的形式實現電能（néng）的分配和控製。從這（zhè）一角度來看,高低壓成（chéng）套開關櫃的運行過程直接關係到電網的安全運行、供電可靠性。對於一些潛在的故障或隱患,也需（xū）要及時地采取（qǔ）處（chù）理措施。

一、配網不同接地保（bǎo）護方式對比

以配網中性點接地方式為例,一旦出現（xiàn）單相接地故障（zhàng）時,較大的短（duǎn）路電流通常需要斷路器控製,如果和大地之間不能（néng）形成短路回路,一旦產生單相接地故障,那麽故障電流小於負荷電流,接地（dì）電弧自行（háng）熄滅後構成（chéng）一個小電流接地係統。

中性點不接地方式。這種（zhǒng）方式的（de）結構比較簡單（dān）,運行過程也並不（bú）複雜,是小（xiǎo）電流接地係統（tǒng）的（de）一種主要表現形式。單相接（jiē）地故（gù）障出現後,對應電壓等級的對地電容電流為流經故障（zhàng）點電流,此時故障相電壓降為（wéi）零（líng）。但電網出現故障（zhàng）時係（xì）統的電感與電容元件（jiàn）容易產生諧振現象,電壓（yā）互感器呈現出較小（xiǎo）的阻抗值,通過的電流明顯增加,導致保險熔斷或是電壓互感器（qì）的損害現象,也（yě）是當前常見的問題。

經消弧線圈接地。這（zhè）一模式顯著地保障了配網的運行（háng）安全。我國對於大短路電流有著明確限製,故障電流超過閾值後接地點弧光無法（fǎ）自行熄滅,產生間（jiān）歇性電弧的同（tóng）時（shí）引起弧光（guāng）過電壓,對（duì）開關櫃等設備的絕緣會產生嚴重損害（hài）,同時擴大（dà）了故障範圍。通常采取過補償運（yùn）行方式,即單相接地故障產生時,感性電流限製故障相而恢複電壓的幅值,能夠在短時間內恢複係統的正常工作模式。但如果性單相接地故障（zhàng）產生,消弧線圈的補償作用也會讓係統繼續運行一段時間,然後通過（guò）絕緣裝置發出（chū）接地信號,保障整個運行過程的安全性。

經小電阻接（jiē）地。通常情況下,為了實現對故障（zhàng）線路的保護（hù）跳閘,從而減少單相接地電弧過電壓產生的不利影響並增加故障線路（lù）接地電流,在係統中性點可介入一個阻值並不（bú）大的電阻,在單相接地時將所有故障電流控製在600A左右,然後以線路零序電流保護來快速地切除故障,減少問題進一（yī）步擴大的可能性。

二、接地保護裝置的特（tè）性

生活、生產過程中所使用的交流電可通過電氣（qì）元件的（de）內阻（zǔ）或電容耦合等方式運行,但設（shè）備外露（lù）的金屬部（bù）分或是金屬外殼本身會（huì）呈現帶電狀態。當電氣設備的絕緣損壞時,設備金屬外殼會存在一定相電壓。在這種情況下,如果人體接觸了這些設備（bèi）,電流很容易導致觸電事故（gù）的產生。因此,利用接地裝置（zhì）可以（yǐ）將電器設備與地麵相連（lián）接,既可以是人工接電極,也可以是自然接地極。設備安裝接地保護裝（zhuāng）置之後,即便電氣設備的一相絕（jué）緣出（chū）現損害（hài）或是設備產生漏電,接地電流增加,空氣開（kāi）關也會自動斷（duàn）開,以此為基（jī）礎（chǔ）保障人員的安全,將對設備的損害程（chéng）度控製到低（dī）。

共同的零線係統。當前對於零線的接線係統所使用的是單相兩線模式,保護接地所用線和工作零線共同地由一根導線所連接。接線過程中可將保護接（jiē）地線從電度表前方的零線接出,另（lìng）一端（duān）則連接（jiē）在插座接（jiē）地零線的（de）區域。但不可直接將（jiāng）工作零（líng）線當做保護接（jiē）地線且不可通過保險絲,需要從（cóng）幹線上直接進行引入,否則（zé）不僅（jǐn）無法起到（dào）保護作用,反而會（huì）增加觸電的風（fēng）險程度。

專用接（jiē）零保護線（xiàn）係統。該係統在原（yuán）有的工作零線布線（xiàn）基礎上進行了接零線保護線的設（shè）計,可直接連接到戶外（wài）接地區域,且不需要保（bǎo）險絲。此時係統會保持相對穩定（dìng）的性（xìng）能,即便（biàn）設備出現漏電（diàn）現象,接零保護（hù）線也不會出現嚴重斷裂,從而讓保護裝置可正常地將電源切斷,從根源上減（jiǎn）少了觸電安全事故產生的（de）可能性。

三、高低壓成套開關櫃接地（dì）保護裝置的工作模式

高壓開關櫃接地保護裝置的工作模（mó）式。可通過小（xiǎo）車實（shí）驗的方式來進行,擋塊在小車的運行軌道當（dāng）中（zhōng）,兩個定位塊控製擋塊的軸向移動,阻止了手車前輪的進一步（bù）運動。試驗結束後,可以拆除（chú）用於接地線的固定螺栓,不會因為軸向移動的誤操作而產生意外。此時如（rú）果不拆（chāi）除固定螺栓,就無法帶動擋塊的順時針轉（zhuǎn）動,離開手車軌道,說明操作的安全性和穩定性可以得到穩定,安全隱患進一步降低。

低壓開關櫃接地保護（hù）裝置（zhì）的（de）工作模式（shì）。在（zài）非特殊情況下,低（dī）壓櫃在（zài）正常（cháng）供電運行狀態下接地保護（hù）裝置盤門（mén）保（bǎo）持閉合,檢修時接地,低壓盤在斷電後（hòu）盤門開啟,利用蝶形螺栓來將（jiāng）接地線控製在盤外安裝,之後將其它區域的接地線固定處全部拆除,形成一個正常的工（gōng）作流程。檢修過程結束後,假設工作人員由於操作失誤沒有將接（jiē）地線全部拆除,那麽關閉盤門並正常送電後,蝶形螺栓在轉角處位置產生（shēng）阻擋,盤門無法關閉,在不拆（chāi）除接地線的情況下就（jiù）無法進行下一步操作,在（zài）本質（zhì）上保障（zhàng）了操作（zuò）人員的安全性。

四、局部放（fàng）電問題與開關櫃接地（dì）裝置

高低壓成套開關櫃局部放電過程以暫態形式表示,如果導體間的絕緣產生放電現象,說明放電區域（yù）可能和導體的位置比較接近。在產生此類現象時通常可將原因歸納為絕緣體內部或是絕緣體表麵出現的場強畸變現象。如（rú）電暈放（fàng）電就（jiù）是在導體區域附近介質中（zhōng）出現,也是局（jú）部放電的（de）一種表（biǎo）現形（xíng）式。但局部放電除電暈放（fàng）電之外還會有多種其它的表現形式。蜜桃视频所檢測的真實“局部放電”與現階段的檢測結果存（cún）在差異。目前的局部放電（diàn）隻是在靠近導體時所進行的電荷檢測,從更加複雜（zá）的角度來看,波從誘導電荷傳播到放電檢測器的過程當中會產生破壞（huài）情況,且這種破壞具有累計效應,這也是進行接地裝置設置的主要原因。當這種“絕緣（yuán）老化”發展迅速時,也相應地需要（yào）引起高度重視。

放電過程是多樣性的,在高壓設備的電（diàn）氣絕緣過程當中,通常在氣體（tǐ）介質中產（chǎn）生,但同時也（yě）能在液體介質的氣泡中產生。通常所認知的放電現象是（shì）因為絕緣中場強超過確定值,且（qiě）自由電子存在（zài）時就會產生放電現象。

開關櫃仿真分（fèn）析。高低壓成套開關櫃將（jiāng）一次設備和二次設備按照一定（dìng）的順序安裝到封閉式的金屬殼體之內（nèi）,一方麵（miàn）將其作為電能分配（pèi）和接受的主要設備,另（lìng）一方麵將其作為電氣主接線設備。開關櫃（guì）可被劃分為低壓、高壓,部分為中壓,按照（zhào）電流（liú）特征區分可劃分為直流和交流。從組成結構（gòu）上看主要包含櫃體、斷路器兩個部分,櫃體則包括了電器（qì）元（yuán）件、絕緣件在內的（de）眾多組件。以10kV開關櫃為例（lì）,可設置（zhì）相應仿真模型,模擬有縫隙或無（wú）縫隙狀（zhuàng）態下信（xìn）號的傳播過程。在發生局部放電時絕緣介質內部、表麵出現的震蕩衰減電流和電壓,其具備的頻率和放電回路頻率保持相同,充電頻率中出（chū）現的（de）震蕩（dàng）電（diàn）流具有固定頻率,等（děng）同於（yú）充（chōng）放電回路的固定頻率。按照電磁屏蔽的原理,高低壓成套開關（guān）櫃本身在絕緣墊圈、櫃門等區域存在縫（féng）隙,櫃體並不（bú）完（wán）全連續,可（kě）以在高低壓（yā）成套（tào）開關櫃表麵上檢測出有x的電壓信號,以此為基礎（chǔ）預防絕緣故障等（děng）問題的產生,在大規模巡檢中進行使用。

五、接地（dì）保護裝置的（de）技術研究（jiū）

為（wéi）減少檢修過程中可能（néng）出現的觸電或是其它事故,保障（zhàng）人身財產安全,對於設備進行的技術改造是到關（guān）重要的（de）。如傳統接地線的布線設置在檢修結（jié）束後有觸電風險,原因咋子與地線會被銜接到低壓盤外（wài）部區域。現階段對低壓開關櫃的接地保護（hù）裝置（zhì）設計進行了新的（de）要求,也可通過一些其它層麵的技術改造措施來進行相應的（de）探討分析。

5.1 消（xiāo）弧（hú）櫃

電壓消弧將成為未來（lái）研究的主要發展趨（qū）勢。國內現階段的消弧產品主要集中於三種類型:弧光接地轉換為金屬接地裝置（zhì）、電抗器並聯裝置、將弧光接地轉（zhuǎn）化為氧化鋅的裝（zhuāng）置。隨著電（diàn）網改造的運行,讓弧（hú）光接地的技（jì）術問題更加突出,固體絕緣（yuán）設備類型的增加使得設備（bèi）、係（xì）統承受過（guò）電壓能力下降,當前的絕緣性能也（yě）無法滿足要求,電網的安全運行可能會受到影響。如果電（diàn）纜線路出現單相弧光接地,消弧線圈目前隻能對故（gù）障點無功電流進行控製,無法有x地減少對於故障（zhàng）點（diǎn）的破壞情況。電壓在大值時很可能出（chū）現零（líng）點擊穿,增加弧光（guāng）接地（dì）的幅（fú）值。在技術方麵的（de）主要目標是快速熄（xī）滅電弧控製（zhì）故（gù）障程度（dù）,然後避免被迫停電情況,在滿足（zú）供電可（kě）靠性的同（tóng）時讓係統可繼續保持一段時間的（de）工作。

單相接地故障出現後,通過控（kòng）製措施（shī）將電壓維持在一個較為穩定（dìng）的（de）水平,能夠（gòu）讓絕緣介質恢複速度比故障相電壓恢複速度（dù）更快。換言（yán）之,當故障電流越（yuè）小介質出現（xiàn）的損傷程度（dù）也越小,消弧櫃此時主要通過阻止電弧重燃的方式來進行消弧並起（qǐ）到過電壓保護功能。中性點不（bú）接地方式的應用,也能在進（jìn）行電網（wǎng）運維工作時保持安全性,減少各類風險事故的產生。

當零序電壓因故障（zhàng）上升到某個（gè）閾值時,智能控製器就會判（pàn）定係統產生了相應的故障,通過各相（xiàng）電壓的計算和分析來判斷是哪一（yī）相出現了故障問題,從而發出合閘命令,讓故障相轉化為金屬性接地。總體來看,消（xiāo）弧櫃可直接將故障類型轉化為金屬性（xìng）接（jiē）地故障（zhàng）,故障相對地電壓變為零（líng）,電弧可以自行熄（xī）滅（miè）,運行人員在進行處理的過程中,其它（tā）相的對地（dì）電壓（yā）也被限製在線電壓水（shuǐ）平,兼（jiān）顧了消弧與選相兩個（gè）方麵的（de）影響因素,不過（guò）整體上其效果（guǒ）受（shòu）到開關動作時間的限製。

按照未來對於狀態監測（cè）的（de）要求（qiú）,需對不同（tóng）線路與設備（bèi）的運行情況展開實時監測,按照傳感器測量係統中的不（bú）同電流、電壓參（cān）數來綜合分析運行控製策略。如（rú）低壓（yā）配（pèi）電櫃的（de）發熱與溫升超標方麵,可以用電磁耦合法建立三維（wéi）有限（xiàn）元電磁（cí）模型,即（jí）Δ·(σΔE)=0,J=-σΔE,其中E為電勢,J為電流密度。

但（dàn）考慮到（dào）一些不穩定的影響因素（sù）,對於故障（zhàng）類型（xíng）的判斷直接影（yǐng）響到事故的處理（lǐ）事（shì）件。在消弧（hú）櫃控製策略上可以提出先合閘（zhá）的控（kòng）製策略,合理地判斷故障類型。在這一方麵可進行有關的理論分析和仿真驗證,其中消弧櫃動作前的（de）故障辨識方法在目前的信息通訊速度水平下,要應用於實際過程還有一定的難度,需要綜（zōng）合現場調試和穩定性的分析來得到推（tuī）廣（guǎng）應用。

5.2 電容耦（ǒu）合（hé）式傳感器設置

由於高低（dī）壓成套開（kāi）關櫃的安裝（zhuāng）現場電磁環境一般比較複雜（zá）,周邊（biān）有著較多的幹擾信號,此時能否正確有x地對高低壓成（chéng）套開關櫃內部的（de）信號（hào）進行檢測也直接影響到（dào）局部放電過程,進而影響到接地保護裝置的有x性。為了能確定不同條件（jiàn）下的測量需求,可設置與高低壓（yā）成套開關櫃相對應的電容耦合式（shì）傳感器,讓（ràng）其一方麵具有良好的靈敏（mǐn）度,另一方（fāng）麵具有穩定的脈衝響（xiǎng）應。

按（àn）照國標GB/T23642-2009的相（xiàng）關（guān）要求,電力設備在局部放電測（cè）試中可選擇高壓電容器或（huò）電磁耦合（hé）器來測定電壓脈衝。按照高低壓成套開關櫃（guì）局部放電（diàn）特點,放（fàng）電產（chǎn）生的電流脈衝會在外殼表麵感（gǎn）應產生電壓脈衝信號,以傳感器檢測的（de）方式為判斷提供依據。一般情況下高低（dī）壓成套開關櫃的（de）局部放電量較小,持續時間也不長,所以選（xuǎn）擇電（diàn）容耦合式傳（chuán）感器就能有x探測短時信號,設計傳感（gǎn）器等效電路。根據合理的設計方案與仿真分析（xī）後（hòu）,為避免雜散電感產生的不利（lì）影響,可進行傳感（gǎn）器標定工作。按照相關（guān）技術要求,電容耦合式（shì）傳感器要確定一些參數標定,如高壓臂（bì）電容、脈衝響應特性等。實驗平台確定後將信號（hào）發生器與示波器接入（rù）電路,然後逐漸調整信號頻（pín）率。

5.3 中性點（diǎn）小電阻改造

傳統消弧線圈（quān）接地會（huì）設置選線（xiàn）裝（zhuāng）置,通過對不同線路零序電流的收集來（lái）完成整個選線過（guò）程。在技術（shù）改造的過程中不需要人（rén）為設（shè）置中性點,隻需要將消弧線圈（quān）設備改造成為小電阻設備即可。進行小電阻改造的作用也在於對跳閘進行合（hé）理（lǐ）判斷,並（bìng）增（zēng）加單相接地故障時的零序電流。整體來看,在改造後的（de）保護配置（zhì）上增（zēng）加了更多的零序保護（hù）功能,實現了母聯開關和出線開關之間的有序配合,如過流、速斷保護等。綜合不同（tóng）的線路特點與（yǔ）設備要求,考慮到單相接（jiē）地短路電流較（jiào）大,要結合運行經驗將零序過流定值設定在某個範圍,以保障供電可靠性。

如在一些變電站的開關櫃運行環（huán）節當中,為控製電流（liú）互感器飽和所產生的誤差,會通過增加一次變比的設置來防止低壓側區外（wài）故障問題的產生。此（cǐ）時受總電流互感器變比幅度較大,精度無法滿足要求。所以（yǐ）,通過選擇性跳閘的規劃,實（shí）現對不同受總開關中流（liú）過（guò）零序電（diàn）流的分析,對故障（zhàng）母線進（jìn）行了區分,在今後的工作中可以投入使用。另外,零序保護和相間保（bǎo）護選擇同一（yī）整（zhěng）定模式,減少不同影響因素的幹擾。如果相間故障時的故障電流超過零序保護的閾值,也可以減少（shǎo）誤動、拒動行為的出（chū）現,裝置運行更加穩定。

六、結語（yǔ）

高低壓成（chéng）套（tào）開關櫃作為接高壓或低壓（yā）電纜的主要設（shè）備,可以滿足電力係統的穩定、環保等（děng）多個方麵的要求,在配電（diàn）係統中的設備選擇工作也到關重要。但是設備在長（zhǎng）期的運（yùn）行過程中（zhōng）,故障難以避免,此時蜜桃视频要綜合分析高低（dī）壓（yā）成（chéng）套開關櫃的接地配（pèi）置,同時以不同方麵的技術（shù）措施來避免危險情況的出現,減少（shǎo）風險事件的產生,實現更加穩定的電力供應和環保效率高的電力輸（shū）送目的。