摘 要：智能型電抗器控制綜合保護(hù)方式在國內(nèi)及廣東電網(wǎng)已有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，能夠根據(jù)單相控制故障的性質(zhì)和類別采取不同的處理方法，對瞬時(shí)性故障在線消除，無須線路跳閘；對永久性故障可靠選線，可按照線路的特性選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)序適時(shí)切除。該保護(hù)方式具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，適用于供電線路為架空線路以及架空與電纜的混合線路的地區(qū)，能夠同時(shí)滿足供電安全性和供電連續(xù)可靠性需要，是改造國內(nèi)地區(qū)控制方式的最佳選擇。

一、國內(nèi)等地區(qū)10kV中性點(diǎn)經(jīng)小電阻控制方式存在的問題

  供電局管轄的變電站大多數(shù)采用10kV中性點(diǎn)經(jīng)小電阻控制方式，該控制方式屬于大電流控制系統(tǒng)，發(fā)生單相控制時(shí)，能獲得較大的阻性電流，直接驅(qū)動出線的零序保護(hù)動作于跳閘。其優(yōu)點(diǎn)是能快速切除故障，過電壓較低。其主要缺點(diǎn)是：1)不能區(qū)分瞬時(shí)性故障還是永久性故障，風(fēng)吹草動都頻繁動作于跳閘。2)對高阻控制故障存在誤動和拒動。 

1、線路頻繁跳閘的危害

  國內(nèi)地區(qū)供電線路主要為架空和電纜混合線路，并且是鼠害嚴(yán)重地區(qū)，在這些地區(qū)發(fā)生的單相控制故障絕大部分是瞬時(shí)性故障。據(jù)某供電所的不完全統(tǒng)計(jì)，該變電所轄區(qū)內(nèi)三個(gè)10kV中性點(diǎn)經(jīng)小電阻控制的變電站2010年線路跳閘約70次：由于雷雨影響的跳閘有36次，老鼠等小動物觸碰有11次，草木及貨車等非施工碰撞有7次；總計(jì)：瞬時(shí)性單相控制故障造成的線路跳閘率/年大于70%。線路頻繁跳閘帶來了如下危害：

1）影響對用戶的供電可靠性

  線路頻繁跳閘，對于工業(yè)用戶，造成了生產(chǎn)被迫停電的經(jīng)濟(jì)損失；對于居民用戶，造成生活上的極大不便，引起廣大用戶的強(qiáng)烈不滿和投訴。

2）耗費(fèi)供電運(yùn)行維護(hù)部門大量人力物力

  每一次線路跳閘，供電所都要出動人員去查找故障，而許多瞬時(shí)性的閃絡(luò)控制故障根本無法查找，并且小電阻控制方式不判斷故障相，增加維護(hù)人員的查找范圍，浪費(fèi)了大量人力物力，使運(yùn)行維護(hù)部門疲于奔命。

3）對永久性故障重合閘產(chǎn)生更大危害

  由于小電阻控制方式無法區(qū)分瞬時(shí)性故障和永久性故障，無論何種原因的跳閘都在1秒鐘后重合閘，對于永久性故障重合閘必然是又一次的短路沖擊，造成更大的危害。

2、對高阻控制故障的誤動和拒動的危害

  樹枝及小動物觸碰、架空線路斷線、電纜線路老化等都屬于高阻控制故障，小電阻控制方式的另一個(gè)主要缺陷就是對高阻控制故障存在誤動和拒動。

1）對高阻控制故障的誤動

  對于濕樹枝或小動物觸碰10kV線路，由于此時(shí)控制過渡電阻值較小，產(chǎn)生的零序電流能夠啟動小電阻控制系統(tǒng)的保護(hù)動作，而引起線路的頻繁跳閘。如國內(nèi)地區(qū)尤其在冬季，因老鼠觸碰造成的線路跳閘率達(dá)16%；在采用小電阻控制方式的一些南方大城市，夏季雷雨線路跳閘50%因樹木碰線引起。

2）對高阻控制故障的拒動

  對于架空線路斷線、絕緣子或電纜線路絕緣下降等高阻控制故障，由于此時(shí)控制過渡電阻值較大，產(chǎn)生的零序電流不能夠啟動小電阻控制系統(tǒng)的保護(hù)動作，而引起保護(hù)拒動。如，京津地區(qū)發(fā)生的架空線路斷線掉在道路上，保護(hù)拒動引起人身電亡；天津地區(qū)最近（2011.7.14.）發(fā)生的電線被大風(fēng)吹落游泳池，保護(hù)拒動造成3人死亡，多人受傷。

二、10kV中性點(diǎn)經(jīng)小電阻控制方式改造為智能化控制保護(hù)的必要性

  以上問題反映了應(yīng)用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻控制方式必須考慮使用環(huán)境。對于架空線路以及架空與電纜的混合線路，大部分單相控制故障是瞬時(shí)性的弧光控制和高阻控制，采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻控制方式必然引起線路頻繁跳閘以及對高阻控制故障的誤動和拒動，影響了對用戶供電的可靠性，同時(shí)，也給供電運(yùn)行維護(hù)部門帶來了巨大的工作量。因此，10kV中性點(diǎn)經(jīng)小電阻控制方式不適用于類似于國內(nèi)供電線路為架空線路以及架空與電纜的混合線路的地區(qū)，這些地區(qū)需要智能化的控制保護(hù)方式：即，能夠根據(jù)單相控制故障的性質(zhì)和類別采取不同的處理方法，才能同時(shí)滿足供電安全性和供電連續(xù)可靠性。

三.實(shí)施改造的可行性

   在國內(nèi)地區(qū)目前有三種10kV中性點(diǎn)控制方式：

   1) 中性點(diǎn)控制經(jīng)消弧線圈控制；

   2）中性點(diǎn)控制經(jīng)小電阻控制；

   3）故障相經(jīng)電抗器控制保護(hù)。其中，故障相經(jīng)電抗器控制保護(hù)，指的是變電站中性點(diǎn)不控制，當(dāng)發(fā)生單相控制故障時(shí)，故障相經(jīng)電抗器控制保護(hù)。故障消除后，電抗器退出，母線恢復(fù)正常的運(yùn)行方式。該方式是一種智能化的控制保護(hù)模式，它結(jié)合了消弧線圈和小電阻控制方式兩者的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了這兩者的不足，具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

1、智能電抗器控制綜合保護(hù)裝置主要技術(shù)優(yōu)勢

  1）能夠準(zhǔn)確區(qū)分瞬時(shí)性和永久性單相控制故障，分別進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚恚簩λ矔r(shí)性弧光控制等故障，將故障相經(jīng)電抗器控制，做到和消弧線圈一樣，在線消除故障并發(fā)信，無須線路跳閘，并且滅弧比消弧線圈更可靠；對永久性故障，又能和小電阻系統(tǒng)一樣，可靠選線，并具備小電阻系統(tǒng)所不具備的――根據(jù)線路和故障的性質(zhì)，選擇合適的時(shí)序正確切除故障線路。

2）能夠在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，超越消弧線圈和小電阻控制的保護(hù)范圍，消除高阻控制故障保護(hù)盲區(qū)，及時(shí)預(yù)警絕緣老化等高阻控制故障，將故障消滅萌芽狀態(tài)中。

3）選線準(zhǔn)確率高，不但能保持小電阻控制系統(tǒng)對常見控制故障的選線準(zhǔn)確率，而且能準(zhǔn)確選出小電阻系統(tǒng)所不能選的高阻控制線路，還具有小電阻控制系統(tǒng)所不具備的100%準(zhǔn)確判斷故障相，使故障排查范圍縮小，為快速消除永久性故障、恢復(fù)供電提供有力的保障。

  4)比消弧線圈保護(hù)的優(yōu)勢

  a）無高阻控制的保護(hù)盲區(qū)，而消弧線圈存在高阻控制的保護(hù)盲區(qū)。例如，國內(nèi)某變電站經(jīng)消弧線圈控制，該站發(fā)生過吊車碰斷10kV線路落在地面上，該線路斷點(diǎn)與地面接觸產(chǎn)生電弧、使得斷線不斷彈跳、而保護(hù)卻拒動，就是因?yàn)樵摼€路斷點(diǎn)與地面接觸的過渡電阻值較大，屬于高阻控制，零序電壓不滿足消弧線圈保護(hù)動作值所致。

b）無須追蹤電容電流的變化，100%可靠熄滅電弧、并測控簡單。

  c）保護(hù)容量適應(yīng)范圍寬，包容系統(tǒng)各種運(yùn)行方式和變電站發(fā)展的需要。

  5)比小電阻保護(hù)的優(yōu)勢

  a）無高阻控制的保護(hù)盲區(qū)，而小電阻保護(hù)方式存在高阻控制的保護(hù)盲區(qū)，如本文1.2節(jié)所述。

  b）保護(hù)消除瞬時(shí)和短時(shí)控制故障無須跳閘，供電可靠性高。

  c）控制電流小、對人身設(shè)備威脅低、對系統(tǒng)的地網(wǎng)、線路耐火等級、自動化等指標(biāo)要求較低，對通信干擾小。

2、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合對比

  故障相經(jīng)電抗器控制保護(hù)的方法通過智能電抗器控制綜合保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)。該裝置主要部件有：微機(jī)控制器、電抗器、單極真空接觸器、電壓互感器、隔離開關(guān)、避雷器等；所有部件均安裝于一面高壓開關(guān)柜內(nèi)，與其它高壓開關(guān)柜組屏，連接于系統(tǒng)母線，形成受控于微機(jī)控制器的測量和保護(hù)兩大回路。

  與消弧線圈和小電阻控制方式相比，智能型電抗器控制綜合保護(hù)方式不需要控制變、電抗器室或電阻柜等附加設(shè)施、占地面積少、綜合造價(jià)低，并且容量包容性寬，滿足變電站發(fā)展需要，具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

3、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及可靠性

  智能電抗器控制綜合保護(hù)裝置即電抗器控制裝置在供電局110kV南莊變電站試掛網(wǎng)運(yùn)行，至今已在南莊站、祿堂站、更樓站、季華站、吉利站、桂城站等6個(gè)110kV變電站運(yùn)行13套，配套監(jiān)控屏3臺。至2010年底，在廣東省電網(wǎng)公司各個(gè)地市供電局共掛網(wǎng)運(yùn)行了約80多套智能型電抗器控制綜合保護(hù)裝置。國內(nèi)局及其他局的典型運(yùn)行狀況如下：

2010年6月分別在110kV桂城站的10kV I母、II母、III母掛網(wǎng)運(yùn)行裝置各一套，至2011年3月，這三套裝置對弧光控制保護(hù)動作11次，選線10次，準(zhǔn)確率達(dá)98%以上；對高阻控制保護(hù)動作1次，選線1次，準(zhǔn)確率達(dá)100%；對金屬控制保護(hù)動作2次，選線2次，準(zhǔn)確率達(dá)100%。

2010年5月在110kV吉利站10kV I母、II母、VI母掛網(wǎng)運(yùn)行裝置各一套，其保護(hù)動作及選線統(tǒng)計(jì)如下：

   (1)I段、VI段弧光控制保護(hù)動作9次，選線準(zhǔn)確率100%；

   (2)II段弧光控制保護(hù)動作12次，高阻控制保護(hù)動作7次，金屬控制保護(hù)動作5次，選線準(zhǔn)確率96%；諧振保護(hù)動作3次。

多年來，這些裝置運(yùn)行情況總體良好，能夠及時(shí)在線消除瞬時(shí)性單相控制故障，不跳線路僅準(zhǔn)確發(fā)信；對永久性故障能夠提供長時(shí)間保護(hù)，選線準(zhǔn)確率高、使得運(yùn)行維護(hù)人員排查故障快，即保障了線路安全性，又減少了停電時(shí)間，保障了供電連續(xù)可靠性。

四、結(jié)論

  智能電抗器控制綜合保護(hù)裝置，在國內(nèi)及廣東其他地區(qū)電網(wǎng)已有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，適用于供電線路為架空線路以及架空與電纜的混合線路的地區(qū)，能夠同時(shí)滿足供電安全性和供電連續(xù)可靠性需要，所以本報(bào)告推薦用智能化的控制保護(hù)方式――智能電抗器控制綜合保護(hù)裝置為最佳模式，改造國內(nèi)地區(qū)小電阻控制方式。