全封闭组合电器的接地问题分析

魏 凯

正泰电气股份有限公司 上海 201600

前言：目前,我国在高压开关电器方面的类型较多,根据灭弧原理可以将其分为SF6开关类型、真空开关类型、空气开关类型,频繁应用于电力系统之中。近几年,相关人员在传统电器基础上研发出全封闭组合电器,这种电器可以将保护、控制以及各种线路,全部装入金属外壳之中,全封闭组合电器不会受到工业污染、强酸雨以及雾霾等天气的干扰,比较适合高海拔、环境较为恶劣等地区。在整个安装过程极其便利,整个电器都是由多个零件所构成,只要将所有零件安装到整体结构上,便可大幅降低全封闭组合电器的安装成本与时间。可靠性高,据相关人士调查后发展,全封闭组合电器出现各种事故的几率较低。但是随着电力系统电压增大,全封闭组合电器设备的故障率增加,其中大部分原因和接地系统有关。因此,有必要了解、分析其接地系统的特点和存在的问题以便提高全封闭组合电器运行的安全和稳定。

一、全封闭组合电器的自身性能

全封闭组合电器可以将保护、控制以及各种线路,全部装入金属外壳之中。其内部的主要绝缘介质为压缩SF6气体,接地系统是重要组成部分。其特点如下：a)全封闭组合电器占地面积小,对应的接地装置面积小,难以满足系统低接地的运行要求。

b)当电源变压器外壳连接地点到全封闭电源组合或继电器驱动装置的一端外壳上与接地所在电路的断口附近以及外壳连接接地点到驱动开关的一端外壳上与接地所在电路的两端断口时,容易在驱动开关和电源变压器间的外壳上连接产生较大环流。因此在站区接地系统中的电阻值偏大,

c)在站区局部封闭接地装置与全封闭接地组合中的电器元件外壳之间很有可能还会出现较大的接地电位差。站区占地面积小,当发生故障时,故障电流难以得到有效、及时的扩散,且流通路径也不规则。

二、全封闭组合电器存在的问题分析

根据现有全封闭组合电器产品的运行统计,产品主要主要问题如下：

1.短路电弧故障。根据现有全封闭组合电器产品的运行统计,在组合电器内部发生短路电弧故障的概率是不高的,大部分内部电弧接地的故障是发生在刚投入运行或大修后的期间内。导致内部电弧故障的原因主要是：①内部装配不合格,导致断口距离或者导体之间没有达到要求,发生击穿。②运行时误操作引起的。如带负荷操作隔离开关。当全封闭电器组合中的电器内部部件发生直接电弧起火故障时,电弧在壳内持续燃烧,使直接发生电弧故障的电器气室的局部压力不断升高,如果不及时采取适当的防火保护措施,压力不断升高就有可能进一步直接产生气室局部电弧放电,导致气室压力不断向上升高而还可能直接导致电器外壳涂层破裂,发生爆炸危险。

2.感应电流和涡流。组合电器产生感应电流和涡流的原因主要是：①组合电器母线通过电流时会在外壳产生感应电压,若形成回路则形成环流。②组合电器母线通过电流时外壳中产生涡流。所以运行中需要接地系统将电流导入大地,避免安全事故。

3.过电压。组合电器在运行过程中由于雷电冲击等原因产生的绝缘介质击穿、母线对地击穿以及断口击穿,都会产生严重的过电压。

三、全封闭组合电器接地问题的解决策略

根据上面的分析可以得出,组合电器要安全接地除了要承受各种故障电流和雷电冲击电流外,接地系统还要有低电阻值、较小接触电压和跨步电压(遏制环流和涡流的产生、遏制瞬态电位升的产生)。

1.合理设计,留足裕度。组合电器应该特别注意有机结合不同国家电网建设愿景,和系统的长远发展,设备元件参数的抉择选取更换时应该尽量留有发展的最大裕度,避免由于设备元件参数的实际适应能力差异而造成设备参数提前到期退役,影响设备的生命周期使用寿命。并特别注意全封闭方式组合电器设备内各内部元件设备参数之间的正确匹配,保证设备能承受各种故障电流和雷电冲击电流。避雷器和电压互感器要有专用接地。

2.采用低电阻材料,合理的设计接地系统降低电阻值。新建变电站时,应采用铜材质的接地网和接地线,降低接地系统的电阻值。

3.保证接地线截面积和足够机械强度。接地线采用电解铜,应保证足够截面积。能承受电路的最大短时耐受电流,且不过热。还要保证有足够的机械强度能承受该点的电磁力。

4.外壳多点专用接地且不能用设备支撑螺栓代替接地线。正常情况下,人体接触的是设备外壳。外壳整体连接且多点接地保证外壳感应电流的流通,从而降低外壳的涡流损耗,降低接触电压和跨步电压。

5.做好定期维护。全封闭组合电器设备运行前,维护管理人员应尽快准确掌握电器设备工作原理、结构以及设备运行工作维护功能特点,提高电器设备出现异常情况的应急处理反应能力,最大限度地有效减少电器设备异常对我国电网安全稳定正常运行可能带来的直接危害。运行后维护管理人员应定期对组合电器巡检,接地线是否有生锈、损坏情况,如有请专业人员及时检修更换。

结束语

综上所述,全封闭组合电器运行方便而且检修维护周期长、维护简单工作量小元件安装迅速、运行维护费用低、无任何电磁干扰等诸多优点。为了有效避免全封闭组合电器产品出现各种接地处理问题,相关技术人员通常需要深入研究了解各种接地处理问题的可能形成及其原因,并及时研究采取相应策略对其产品展开更有针对性接地处理,以便其在各类电力传输领域中能够充分发挥自身应用价值。