10 kV高压设备短路故障分析及应对措施.pdf
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1、82第 46 卷 第 10 期2023 年 10 月Vol.46No.10Oct.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation1 概述水力发电系统的组成结构和运行环境比较复杂,存在较多的客观原因和不可控因素会引起电力系统出现故障,增加了发生安全事故的概率,同时还会造成经济损失。造成电力系统短路情况的主要原因在于相与相或者相与地之间绝缘被破坏,形成非正常低阻抗通路,这种现象也称为短路故障。短路故障所产生的短路电流较大,并且发热严重,进而引起用电设备出现不同程度的损坏。当短路位置与电源之间的距离较近时,随着短路
2、时间的增加,电力系统中的各个机组不能在同一时间启动运行,系统的整体稳定性降低。甚至可能出现发电机组损坏的情况,进而导致整个电力系统崩溃。为了避免高压设备由于短路故障造成破坏,需要对短路故障进行检测,并及时采取有效措施进行故障排除,从而保证配电网络的安全稳定运行。2 1 0 k V高压设备短路故障问题类型常见的短路故障包括三相短路、单相短路、两相短路和两相接地短路四种。三相短路指的是三相导体间的短路,是一种对称性短路。三相短路如图 1 所示。两相短路指的是系统中任意两相导体间的短路,是一种不对称短路。两相短路如图 2 所示。图 1 三相短路图 2 两相短路单相短路是指供配电系统中任一相与接地点或
3、接地发生的短路,如图 3 所示。图 3 单相短路两相接地短路是指中性点不接地系统中任意两相发生单相接地而产生的短路,如图 4 所示。收稿日期:2023-08-17作者简介:韩一鸣(1994-),男,助理工程师,从事电力工程与管理工作。1 0 k V高压设备短路故障分析及应对措施韩一鸣1,程国莉2(1.广东省能源集团贵阳抽水蓄能发电有限公司,贵州 贵阳 550000;2.天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂,贵州 黔西 562400)摘 要:电力系统中的短路故障对高压设备具有较大影响,需要进行提前预防,并采取一定的措施。本文对变电站短路故障的原因进行分析,提出具有针对性的预防措施,希望能够帮
4、助减少高压电网设备的短路故障频率,降低危害,提高电力系统的稳定性。关键词:高压设备;设备短路;故障分析;预防措施中图分类号:TM855文献标识码:B文章编号:1672-5387(2023)10-0082-03D O I:10.13599/ki.11-5130.2023.10.02583第 46 卷水 电 站 机 电 技 术图 4 两相接地短路在电力系统中,发生单相短路的概率最大,大约占到故障发生总数的 80%1;而三相短路的发生概率较低,但危害最大。对于 10 kV 高压设备而言,常见的短路故障主要包括非金属性短路故障和金属性短路故障。其中非金属性的短路故障指的是故障点电阻为零时所产生的故障。
5、这种故障的特点是短路电流较小,持续时间较长,从而引起电力系统的局部位置的稳定性降低,同时对整个电力系统的安全产生威胁。金属性短路故障指的是金属导线之间出现连接或者接触而产生短路情况。金属短路的特点是会导致短路点一定范围内的线路电阻值快速降低到零,并且还会出现明显的电压波动。3 1 0 k V高压设备短路的危害在电力系统中,高压设备出现故障的概率非常低,但是一旦出现短路故障,造成的危害却非常严重。短路故障所造成的危害主要包括以下几点:(1)电力系统中出现短路时,所产生的电弧对用电设备危害较大,甚至会直接烧毁设备,并对工作人员的生命安全产生危害;(2)短路故障产生的短路电流非常大,并伴随严重的发热
6、情况,严重威胁用电设备和导体;(3)电力系统中出现短路故障时,整体电压降低,无法正常供电,用户用电遭到限制;(4)短路故障会造成发电机组的运行稳定性降低;(5)当短路故障不对称时,所产生的交变磁场不平衡,会干扰性整个系统。4 防范 1 0 k V高压设备短路的具体措施 4.1 从绝缘材料的选择上进行防范对于 10 kV 的高压设备而言,其内部结构比较复杂,包含了较多的细小零件,为了保证设备的品质,零件材料选取非常重要。选取的条件主要包括两个方面,其一是所选材料必须具有良好的绝缘性,并且耐用性好,整体性能高。采用性能良好的材料从而提高高压设备的安全性和可靠性。其二,所选材料需要结合使用环境的气候
7、等因素,根据实际情况选取最合适的材料类型,从而提高高压设备的稳定性和可靠性,使其能够在后续的工作过程中保持良好的运行状态。如 1261 100 kV 盆式绝缘子2、绝缘法兰、绝缘拉杆、绝缘支持件、绝缘筒台、绝缘板等产品广泛用于国内中大型高压开关。4.2 从外部环境方面进行防范通常情况下,10 kV 高压设备的工作环境比较恶劣,出现短路故障的可能性大。需要对外部环境进行监测和控制,从而降低高压设备的短路故障概率。可以通过 RJ145、MODBUS 等总线通信协议以及远程监控和自动报警控制技术对电力高压设备的运行参数进行实时监控3,包括虚拟曲线、电子地图等数字化的监控界面,能够实现实时监控和报警。
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