高低壓成套開關櫃接地保護裝置研究（jiū）

高（gāo）低壓成套開（kāi）關櫃主要承擔了電力係統中的運行控製功能,涉及到發電、輸電等多項工作,對（duì）於開關櫃的（de）研究也具有現實意（yì）義。高低壓成套開關櫃內部包含繼電保護（hù）裝置、負荷開關（guān）、二次設備等,通過連接（jiē）多條母線（xiàn）和出現的形式實現電能的分配和控製。從這一角度來看（kàn）,高低壓成套開關櫃的運行過程直接關係（xì）到電網的安全運（yùn）行、供電可靠性。對於一些潛在（zài）的故障或隱患,也需要及時地采取處理措施（shī）。

一（yī）、配網不同接地保（bǎo）護方式（shì）對比

以配網中性（xìng）點接（jiē）地方式為例,一旦出現單相接（jiē）地故障時,較大的短路電流通常需要斷路器控製,如果和大地之間不能形成短路回路,一旦產生（shēng）單相接地（dì）故障,那麽故障電流小於負荷電流,接地電弧自行熄（xī）滅後構成一個小電流（liú）接地係統。

中性點不接地（dì）方式。這種方式的結構比較簡單,運行過程也並不複雜（zá）,是小（xiǎo）電流接地係統的一種主要表現形式。單相接地故障出現後（hòu）,對應電壓等級的對地電容電（diàn）流為流經故（gù）障點電（diàn）流,此時故障相電壓降為零。但電網出現故障時係統的電感與電容元件（jiàn）容易產（chǎn）生諧振現象,電壓互感器呈現出較（jiào）小的阻抗值,通（tōng）過的電流明顯增加（jiā）,導致保（bǎo）險熔斷或是電壓互感器的損害現象,也是當前常見的（de）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（wǒ）國對於大（dà）短路（lù）電流有著明確限製,故障電流超過閾值後接地點弧光（guāng）無法自行熄滅,產生間歇性電弧的同時引（yǐn）起弧光過電壓,對開（kāi）關櫃等（děng）設（shè）備的絕緣會產生嚴重損害,同時擴大了故障範圍。通常采取過補償（cháng）運行方式,即單相接地（dì）故障產生時（shí）,感（gǎn）性電流限製故障相而恢複電壓的幅值（zhí）,能夠在（zài）短時間內恢（huī）複係統（tǒng）的正常工作（zuò）模（mó）式。但如果性單相接地故障產（chǎn）生,消弧線圈的補償作（zuò）用也會讓係統繼續運行一（yī）段時間,然後通過絕緣裝置發出接地信號,保障整個運行過程的安全（quán）性。

經小電阻接地。通常情（qíng）況下,為了實現（xiàn）對故障線路的保護跳閘,從而減少單相接地電（diàn）弧過電壓產生的不利影響並增加故障線路接地電流,在（zài）係統中性點可介入一個阻值並不大的電阻,在單相（xiàng）接（jiē）地時將（jiāng）所有故障電（diàn）流控製在600A左右,然後以線路零（líng）序電（diàn）流保護來快速地（dì）切除故障,減少問題進一步擴大的可能性。

二（èr）、接地保（bǎo）護裝置的特性

生活、生產過程中所使用的交流電可通過電氣元（yuán）件的內阻或電容耦合等方（fāng）式運行（háng）,但設備外（wài）露的金屬部分或是金（jīn）屬外殼本身會呈現帶電狀態。當（dāng）電氣設備的（de）絕緣損壞時,設備（bèi）金（jīn）屬外殼會存在（zài）一定相電壓。在這（zhè）種情況下（xià）,如果人體接觸了這些設備,電流很容易導致觸（chù）電事故的產生（shēng）。因此,利用接地裝置（zhì）可以將電器設備與地（dì）麵相連接,既（jì）可以是人工接（jiē）電極,也可以是（shì）自然接地極。設備安裝接地保護（hù）裝置之後（hòu）,即（jí）便電氣設（shè）備的一相絕緣出現損害或是設備產生漏電,接地電流增加,空氣開（kāi）關也會（huì）自動（dòng）斷開,以此為基礎保（bǎo）障人員的（de）安全,將對設備的損害程度控製到低。

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（líng）線共同地由一根導線所連接。接線過程中（zhōng）可將保（bǎo）護（hù）接地線從電度表前方的零線接出,另一端則連接在插座（zuò）接地零線的區域。但（dàn）不可直接將工作零線當做保護接地（dì）線且不可通過保險絲,需要從幹線上直接進行引入,否則不僅無法起到保護作用,反（fǎn）而會增加觸電（diàn）的風險程度。

專用接零（líng）保護線係統（tǒng）。該係統在（zài）原有的工作零線布線基礎上進行了接零線（xiàn）保護線的設計,可直接連接到戶外接（jiē）地區域,且不需要保險絲。此時係統會保持相對穩定的性能,即便設備出現漏（lòu）電現象,接零保護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,從根源上減少了觸電安全事故產生的可能性（xìng）。

三、高低壓成套開關櫃接地保護（hù）裝置的工作模式

高壓開關櫃接地保護裝置的工（gōng）作模式。可通過小車實驗的方式來（lái）進行,擋塊（kuài）在小（xiǎo）車的運行軌道當中,兩個定位塊控製擋塊的軸（zhóu）向移動,阻止了手車前輪的進一步運（yùn）動。試驗結束後,可（kě）以拆除用於接（jiē）地線的固定螺栓,不會因為軸向移動的誤（wù）操作而產生（shēng）意外。此時如果不拆除固定螺栓,就無法帶動擋塊的順時針轉動,離開手車軌道,說明操作的安全性和穩定性可以得到穩定（dìng）,安全隱患進一步降低。

低壓開（kāi）關（guān）櫃接地保護裝置（zhì）的（de）工作模式。在非特殊（shū）情況下,低壓櫃在正常供電運行狀態下接地保護裝置盤門保持閉合,檢修時接地,低（dī）壓盤（pán）在斷電後盤門開啟,利用（yòng）蝶形螺（luó）栓來將接地線控製在盤外安裝（zhuāng）,之後將其它區域的接地線固定處全部拆除,形成一個正常（cháng）的工（gōng）作流程。檢修過程結束後,假設工作人員（yuán）由（yóu）於操作失誤沒有將接地（dì）線全部拆除,那（nà）麽關閉盤門並正常送電後,蝶形螺栓在轉角處位置產生阻擋,盤（pán）門無法關閉,在不拆（chāi）除（chú）接（jiē）地線的情況下就無法進行下一步操作,在本質上保障了操作人員的安全性（xìng）。

四、局部放電問題與（yǔ）開關櫃接地裝置

高低壓成（chéng）套開關櫃局部放電過（guò）程以（yǐ）暫態形式表示,如果導體間的絕（jué）緣產生放電現象,說明放電區域可能（néng）和導（dǎo）體的位置比較接近。在產生此類現象時通（tōng）常可將原因歸納為絕緣體內部或是絕緣體表麵出現的場（chǎng）強畸（jī）變（biàn）現象。如電暈放電就是在導體區域（yù）附近介質中出現（xiàn）,也是局部放（fàng）電的一種表現形式。但局（jú）部放電除電暈放電之外還會有多種其它的表現形式。我（wǒ）們所檢測的真實“局部放電”與現階段的檢測結果存在差異。目前的局部放電隻是在靠近導體時（shí）所進行的電荷檢測,從（cóng）更加複雜的（de）角度來看,波從（cóng）誘導電荷傳播到放電檢測器的過程（chéng）當中會產生破（pò）壞情況,且這種破壞具有累計效應,這也是進行接地裝（zhuāng）置設置的主要原因。當這種“絕緣老（lǎo）化”發展迅（xùn）速時,也相應地需要引起高度重視。

放電過程是多樣（yàng）性的,在高壓設備的電氣絕緣過程當中,通常在氣體介質中（zhōng）產生（shēng）,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因為絕緣中場強超過確定值（zhí）,且自（zì）由電子存在時就會產生（shēng）放電現象。

開關櫃仿真分析。高低壓成套開（kāi）關（guān）櫃將一次設備和二次設備按照一定的順序安裝（zhuāng）到封閉（bì）式的金屬殼體之內,一方麵將其作為（wéi）電（diàn）能（néng）分（fèn）配（pèi）和接（jiē）受的主要設（shè）備,另一方麵將其作為（wéi）電氣（qì）主接線設備。開關櫃可被劃分為低壓、高壓（yā）,部分為中壓,按照電流特（tè）征區分（fèn）可劃分為直流和交流。從組成（chéng）結（jié）構上看主要包含櫃體、斷路器兩個部分,櫃體則包括了電器元件、絕緣件在（zài）內的眾多組件。以10kV開關（guān）櫃為例,可設置（zhì）相應仿真模型,模擬有縫隙或無縫隙狀態下信號的傳（chuán）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（liú）和電壓,其具備（bèi）的頻率和放（fàng）電回路頻率保持相同,充電頻率中出現的震蕩電流具有固定頻率（lǜ）,等同於充放電（diàn）回路的固定頻率。按照電磁屏蔽的原理,高低壓成套開關櫃本身（shēn）在絕緣（yuán）墊圈、櫃門等區域存在（zài）縫隙,櫃體並不完全連續,可以在（zài）高低壓成套開關櫃表麵上檢測出有x的電壓信（xìn）號,以此為基礎預防絕緣故障等問題的（de）產生,在大（dà）規模（mó）巡檢中進行使用。

五、接地保護（hù）裝置的技術研究

為減少檢修過程中可能出現的觸電（diàn）或是（shì）其它（tā）事故,保障人身財產安全,對於設備進行的技術改造是到關重要的。如（rú）傳統接地線的布線設置在檢修結束後有觸電風險,原因（yīn）咋子與地線會被（bèi）銜接到低壓盤外部區域。現階段對（duì）低壓開關（guān）櫃的接地保護裝置設計進行了新的要求,也可通過一些其它層麵的技術改造措施來進行相應的探討分析。

5.1 消弧（hú）櫃

電壓消弧將成為未來研究的主要發展（zhǎn）趨勢（shì）。國內現階段的消弧產品主要集（jí）中於三種類型:弧光接地轉換為金屬接地裝置、電抗器並聯裝置、將弧光接地轉化為氧（yǎng）化鋅的裝置。隨著（zhe）電網（wǎng）改造的（de）運行,讓弧光接地（dì）的技術問題更加突出,固體絕緣設備類（lèi）型的增加使得設備、係統承受過電（diàn）壓能力（lì）下降,當（dāng）前的絕緣性能也無法滿足要（yào）求,電網的安全運行可能會受到影響。如果電纜線路出現單相弧光接地,消弧線圈目前隻能對故障（zhàng）點無功電流（liú）進行控（kòng）製,無法（fǎ）有x地（dì）減少（shǎo）對於故障點的破壞情況。電（diàn）壓在大值時很可能出現零點擊穿,增加弧光接地的幅值。在技術方麵的（de）主要目標是快（kuài）速熄滅電弧控製（zhì）故障程度（dù）,然後（hòu）避免（miǎn）被（bèi）迫停電情況（kuàng）,在滿足（zú）供電（diàn）可靠（kào）性的同時讓係統可繼續保持一段時（shí）間的（de）工作。

單相接地故障出現後,通過控製措（cuò）施將（jiāng）電壓維持在一個較為穩定的水平,能夠讓絕緣介質恢複速（sù）度比故障相（xiàng）電壓恢複速度更（gèng）快。換言之,當故障電流越小介質出現（xiàn）的損傷程度也越小（xiǎo）,消弧櫃此（cǐ）時主要通過阻止（zhǐ）電弧重燃的方式（shì）來進行消弧並起到過電壓保護功能。中性點不接地方式的應用,也能在進行電網運維工作（zuò）時保（bǎo）持安全（quán）性,減少各類風（fēng）險事故的產生（shēng）。

當零序電壓因故障上升到某（mǒu）個閾（yù）值時,智能（néng）控製器就會判定係統產生了（le）相應的故（gù）障,通過各相電壓的計算（suàn）和分析來判斷是哪一相出現了故障問（wèn）題,從而發出合閘命令（lìng）,讓（ràng）故障相轉化為金屬性接地。總體來看（kàn）,消弧櫃可直接將故障類型轉（zhuǎn）化為金屬性接地故障,故障相對地電壓變（biàn）為零,電弧可以自（zì）行熄滅,運行人員在進行（háng）處理的過程中,其它相的對地電壓（yā）也被（bèi）限製在線電壓水平,兼顧了（le）消弧與選相兩個方麵的影響（xiǎng）因素,不（bú）過整體上其效果受到開關（guān）動作時間的限製。

按照未來（lái）對於狀態監測的要求,需對不同線路與（yǔ）設（shè）備的運行情況（kuàng）展開（kāi）實時監測,按照傳感器測量係統中的不同電流、電壓參數（shù）來綜合分析運行控製策略。如低壓配電櫃（guì）的（de）發（fā）熱與溫升超標方麵,可以用電磁耦合法建立三（sān）維（wéi）有限元電磁模型,即Δ·(σΔE)=0,J=-σΔE,其中E為電勢,J為電流密度。

但（dàn）考（kǎo）慮到一（yī）些不穩定的影響因素,對（duì）於故障類型的判斷直接影（yǐng）響到事故的處理事（shì）件。在消弧櫃控製（zhì）策略上可以提出先合閘（zhá）的控製策略,合理地判斷故障類型。在這一方麵可（kě）進行（háng）有關的理論分析和（hé）仿真驗證,其中消弧櫃（guì）動作前的故障辨識方（fāng）法在（zài）目前的信（xìn）息通訊速度水（shuǐ）平下,要應用於實際過程還有一定的難度,需要綜合（hé）現場調試和穩定（dìng）性（xìng）的分析來得到推（tuī）廣應用。

5.2 電容耦（ǒu）合式傳（chuán）感器（qì）設置

由於高低壓成套開關櫃的安裝現（xiàn）場電磁環境一般比較（jiào）複雜,周邊有著較多的幹擾信號,此時能否正確有x地對（duì）高低壓成套（tào）開（kāi）關櫃內部的信號進行檢測也直接影響到局部放電過程,進而影響到接地保護裝置（zhì）的有x性。為了能確定不同條件下（xià）的（de）測量（liàng）需求,可設置與高低壓成套開關櫃相對應的電容耦合式傳感器,讓其一方（fāng）麵（miàn）具有良（liáng）好的靈敏度,另一方麵具有穩定的脈衝響應（yīng）。

按照國標（biāo）GB/T23642-2009的（de）相（xiàng）關（guān）要求,電力設備在局（jú）部放電測試中可（kě）選擇高壓電容器或電磁耦合器（qì）來測定電壓脈衝。按照高低壓成套開關櫃局部放電特點,放電產生的電流脈（mò）衝會在外殼表麵感應產生電壓脈衝信號,以傳感器（qì）檢測的方式為判（pàn）斷提供依據。一般情況下高（gāo）低壓成套開關櫃的局部放電量較小,持續（xù）時間（jiān）也不長（zhǎng）,所以選擇電容耦合式傳感器就能有x探測短時信號,設計傳感器等效電（diàn）路。根據合理（lǐ）的設計方案與仿（fǎng）真分析後,為避免雜散電感產生的不利影響,可進行傳感器（qì）標定工作。按照相關技術要求,電容耦合式傳感器要確定一些參數標定,如高壓臂電容（róng）、脈衝響應特性等。實驗平台確定後將信號發生（shēng）器與示波器接（jiē）入電（diàn）路,然後（hòu）逐漸調整信號頻率。

5.3 中性點小電阻改（gǎi）造

傳統（tǒng）消弧線圈接地會設（shè）置選線裝置,通過對不同線路零序電流的收（shōu）集來完（wán）成整個選線過程。在技術改造的過程中不需要人為設置中性點,隻需要將消弧線圈（quān）設備（bèi）改造成為小電阻設備（bèi）即可。進行小電阻改造的作（zuò）用也在（zài）於（yú）對跳閘進行（háng）合（hé）理判斷,並增加（jiā）單相接地故障時的零序（xù）電流。整體來看,在改造後的保護配置上增加了更（gèng）多的零序保護功能,實現了母聯開關和出線開關（guān）之間的有（yǒu）序配合,如過流、速斷保護等。綜合不同的線路特點與設備要求,考（kǎo）慮到單相接地（dì）短路電流較大,要結（jié）合運行經驗將零序過流定值設定在某個範（fàn）圍,以保障供電可靠性（xìng）。

如在一些變電站的開關櫃運（yùn）行環節當中,為控製電流互感器飽和所產生的誤差,會通過增加（jiā）一次（cì）變（biàn）比的設置來防止低壓側區外故障問題（tí）的產生。此時受總電流互感器變比幅度較大,精度無法滿足要求。所以,通過選擇性跳閘的規劃,實現對（duì）不（bú）同受總開（kāi）關中流過零序電流的分析,對故障母線進行了區分,在今後的工作中可以投入使用。另外,零序保護和（hé）相間保護選擇同一整定模（mó）式（shì）,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,也可以減少誤動、拒動行為的出（chū）現,裝置運行更加穩定。

六、結語

高低（dī）壓成套開（kāi）關（guān）櫃作（zuò）為接（jiē）高壓或低壓（yā）電纜的主要設備,可以滿足電力係（xì）統的穩定、環保等多個方麵的（de）要求,在配電係（xì）統中的設備（bèi）選（xuǎn）擇工作也到（dào）關重要。但是（shì）設備在長期的運行過程中,故障難以避免,此時色多多AV网站要綜合分析（xī）高低壓成套（tào）開關櫃（guì）的接地配置,同時以不同方麵的（de）技術措施來避免危險情況的（de）出現,減少風險事（shì）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送目的。