电缆沟火灾预防新技术

为更好处理电缆接地故障打下基础

“近年来，配电网电缆化率不断提升，配电系统电容电流持续增大，导致一旦发生单相接地故障，故障点的电弧电流较大，易造成电缆沟起火。”陕西电科院配电网故障处理团队学术带头人刘健说。

配电网按照中性点接地方式通常分为不接地系统、消弧线圈接地系统和小电阻接地系统。消弧线圈接地系统发生单相接地故障，通常先由消弧线圈输出补偿电流，抑制故障点电弧电流。然后，选线装置判断并隔离故障线路。当选线装置选线错误导致单相接地故障无法切除时，调度自动化系统需要依次推拉选出故障所在线路。传统的处置方式中，消弧线圈补偿精度低，抑制故障点电弧电流能力有限。同时，选线装置难以应对复杂故障。这些因素制约着防治电缆沟火灾能力的提升。

陕西电科院配电网故障处理团队立足故障电弧发展机理，聚焦故障抑制、故障隔离、现场测试三个方面提出新理论、突破新技术、研发新设备。他们采用火灾动态仿真方法，揭示了电缆单相接地故障导致火灾的温度场以及热释放速率的动态分布规律，明确了故障电弧引燃电缆的时间与空间阈值，为合理设置消弧线圈补偿电流和选线装置动作时间提供了依据。

“抑制电流+精准隔离”避免引燃电缆

“我们首先明确了故障点电弧电流大小、持续时间长短与引燃电缆概率之间的关系，下一步要将电弧电流抑制在安全范围内，并及时隔离故障，这样才能避免电缆被电弧引燃。”刘健说。

为了抑制故障点电弧电流，团队提出预调式相控消弧原理，研制了预调式相控消弧线圈成套设备。该设备可根据故障点电弧电流大小自动调节补偿电流的大小，实现对故障电流的精准补偿，从而为隔离故障、消除火灾风险赢得更多时间。在单相接地故障发生时，它能够在60毫秒以内将故障电流控制在2.5安以下，补偿精度远高于传统消弧线圈能达到的水平。

故障点电弧电流降低后，准确识别并隔离故障才能避免发生电缆沟火灾，但现有选线装置无法有效识别间歇性电弧故障、跨线相继接地故障等复杂接地故障。

团队对实际单相接地故障开展了数百次连续监测记录，在统计分析故障性质、故障类别、熄弧时间、电弧间断时间等的基础上，结合发生接地故障时的暂态量和稳态量信息，提出了复杂接地故障的检测与保护方法。2021年，他们研制出高性能选线保护装置，增强了对于复杂接地故障的应对能力，进而提升了单相接地故障选线跳闸准确率。目前，陕西省已有176座110千伏变电站应用高性能选线保护装置，选线跳闸准确率达97.9%。

实现故障隔离范围最小