新型小电流系统单相接地选线方法.docx

《新型小电流系统单相接地选线方法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新型小电流系统单相接地选线方法.docx（4页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、新型小电流系统单相接地选线方法我国大多数配电网均采用中性点不直接接地系统，即小电流接地系统。由于发生单相接地时，供电仍能保持线电压的对称性，且故障电流较小，不影响对负荷连续供电，故不必立即跳闸，规程规定可继续运行12小时。但随着馈线的增多，以及电缆的广泛使用，电容电流不断增大，单相接地后长时间运行就易使故障扩大成两点或多点接地短路，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行，所以必须及时找到故障线路予以切除。小电流系统单相接地时不同于正常运行状态的信息主要有以下两点:一是故障线路流过的零序电流是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电

2、流；二是故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路，两者方向相反，或者说两者反相。从小电流系统单相接地时与正常运行时状态信息的不同看，故障线路的判定似乎非常容易，然而事实并非如此，其原因主要有以下四点：(1)电流信号太小小电流系统单相接地时产生的零序电流是系统电容电流，其大小与系统规模大小和线路类型(电缆或架空线)有关，数值甚小，经中性点接入消弧线圈补偿后,其数值更小，且消弧线圈的补偿状态(过补偿、欠补偿、完全补偿)不同，接地基波电容电流的特点与无消弧线圈补偿时相反或相同，对于有消弧线圈的小电流系统采用5次谐波电流或零序电流有功功率方向检测，而5次谐波电流比零序

3、电流又要小2050倍。(2)干扰大、信噪比小小电流系统中的干扰主要包括两方面:一是在变电站和发电厂的小电流系统单相接地保护装置的装设地点，电磁干扰大;二是由于负荷电流不平衡造成的零序电流和谐波电流较大，特别是当系统较小，对地电容电流较小时，接地回路的零序电流和谐波电流甚至小于非接地回路的对应电流。(3)随机因案影响的不确定我国配电网一般都是小电流系统，其运行方式改变频繁，造成变电站出线的长度和数量频繁改变，其电容电流和谐波电流也频繁改变;此外，母线电压水平的高低，负荷电流的大小总在不断地变化;故障点的接地电阻不确定等等。这些都造成了零序故障电容电流和零序谐波电流的不稳定。(4)电容电流波形的不

4、稳定小电流系统的单相接地故障，常常是间歇性的不稳定弧光接地，因而电容电流波形不稳定，对应的谐波电流大小随时在变化。针对小电流接地系统的特点，目前国内提出了多种选线方法。目前电力系统中投运的选线装置采用的方法主要有零序电流绝对值整定原理、基波零序电流比幅比相法、五次谐波法、有功分量法、消弧线圈旁加并联电阻、首半波法、小波法，残流增量法，“S”注入法等。其中，首半波法、小波法利用暂态信号，而其它方法利用稳态信号。下面我们就简单介绍几种方法的原理：（1）零序电流绝对值整定原理利用每一条线路上零序电流的绝对值与一整定值进行比较完成选线。它易受系统运行方式、线路长短等许多情况的影响而导致误选、多选、漏选

5、，且在中性点接消弧线圈的情况下无法实现准确选线。（2）基波零序电流比幅比相法基波零序电流比幅比相法的原理是先进行零序电流比较，选出几个幅值较大的作为候选,然后在此基础上进行相位比较，如果某条线路方向与其它线路不同，则其为故障线路。这种方法通过比较各条出线零序电流大小和方向实现选线，采用“相对原理”、“双重判据”，其选线准确率大大提高。这也是现在大多数选线装置所采用的方法。但是这种方法当线路较短或者经大电阻接地时，零序电流幅值较小，此时零序电流的相位误差将很大，导致选线错误。在线路长短相差悬殊且出线较少的情况下极易造成误判。此外，这种方法对安装接线质量要求较高，零序电流互感器的误差对其影响较大。

6、这样各条出线的零序电流互感器型号与连接方式必须一致，且其精度要较高。这种方法的最大缺点是不适应于中性点经消弧线圈接地的系统。（3）首半波法首半波法的原理基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一假设。发生接地后的第1个半周期，故障线零序暂态电流与正常线路零序暂态电流极性相反。首半波法的缺点是：1、暂态故障电流的首半波自由分量的大小与故障瞬间的初始电压的大小和相位有关。当初始电压在零附近时，自由分量会很小，会造成装置据动。2、过渡电阻的大小同样也会影响首半波自由分量的大小，使判线困难。3、极性关系成立的时间非常短，检测可靠性不高。（4）小波法小波法利用暂态分量信息作为选线的依据，故障线路暂态电流

7、数值上大于非故障线路暂态电流，且与非故障线路暂态电流方向相反，依此进行选线。小波法的缺点是暂态分量只在接地后的首半波出现，无法重现，而且受过渡电阻的影响较大。（5）注入法“S”注入法选线原理是小电流接地系统单相接地选线问题的一个突破，它没有利用小电流接地系统单相接地的故障量，而是利用单相接地时原边被短接，暂时处于不工作状态的接地相PT,人为向系统注入一个特殊信号电流，用寻迹原理即通过检测、跟踪该信号电流的通路来实现接地故障选线。“S”注入法的缺点如下：（1）由于各线路信号探测器的灵敏度并不一致，将会给正确选线带来困难。（2）有的线路负荷电流中接近信号频率或反向制动频率的成分较多，易造成探测器误

8、动或拒动，负荷电流大时干扰更为严重，甚至无法正常工作。（3）探头的安装位置比较敏感，探头安装位置不合适会影响判线的准确性。（4）在电缆线路与架空线路并存的系统中，在出线长短差距较大的系统中，这种方法极易造成误判，此外接地电阻也是制约本方法的一个主要因素。通过对目前小电流接地系统单相接地选线的分析可以看出：每种方法都有其有效域，也就是说每一种方法都有其适用的范围，某种方法在这种情况下的使用效果较好，在另一种情况下可能根本无法使用。于是本文提出了一种全新而有效的中性点非有效接地系统单相接地选线方法及设备，称为可控短路选线方案。这种方法可以有效克服现在选线方法的缺点，并且不受小电流系统单相接地短路时

9、信号比较弱的限制，是一种理想的选线方法。对于中性点不接地系统，当其发生单相接地时，由于接地电流较小，使得接地线路的判定比较困难，如果在发生单相接地状况下使变压器中性点接地，就有可能在接地线路接地相中产生比较大的电流以利于我们进行故障选线，但又考虑到不能让这一电流太大以至于超出了保护设定的限值，所以这一电流最好是可控的，基于这一想法，我们提出了一种全新的解决接地选线问题的方法，即对于中性点不接地系统，将变压器的中性点经一个可控硅接地，系统正常运行时，可控硅断开，当发生单相接地后，我们通过控制可控硅的触发角度使其短时间内导通,产生一个脉冲电流信号，通过各条出线分流。在每条线路接地相的出线端检测这一

10、信号，最大者即为接地线路。考虑到如果信号太弱有可能被干扰所淹没，我们使可控硅的触发角从零开始逐渐增大，直到在出线端能够检测到该信号为止。新型小电流接地选线装置工作原理如图1所示。通过对新型小电流接地选线装置工作原理的介绍，可发现新型小电流接地选线方法有如下优点：（1）由于接地电阻Rf远小于线路的对地电容C,所以流过接地点的短路脉冲电流比流过线路对地电容的短路脉冲电流要大的多，这种差异比单相接地故障后每条出线间零序电流幅值上的差异要明显。（2）由于可控硅的触发时间t由程序控制，所以对信号的检测具有预见性,不会像一些暂态法那样因信号扑捉不及时导致选线错误。（3）由于可控硅的触发角可控，从而决定了所产生的脉冲电流信号幅值的可控，所以即使在接地电阻较大的情况下，仍能保持被检测信号的强度。（4）由于可控硅的触发时间t可控，所以我们能够生成特征更加明显的信号以易于检测，不会因背景的干扰而影响选线的准确性。本选线装置可以在中性点非有效接地系统发生单相接地故障后，及时而准确的进行故障选线，避免了故障进一步扩大的可能性，对电能质量的改善和供电可靠性的提高都有着重大的意义。