配電網(wǎng)接地故障負(fù)序電流分布及接地保護(hù)原理研究

1、    配電網(wǎng)接地故障負(fù)序電流分布及接地保護(hù)原理研究    李強(qiáng)摘要：現(xiàn)如今在配電網(wǎng)方面常常會發(fā)生一些故障，故障的發(fā)生是不可避免的，而其中發(fā)生最多的是接地故障。這就使得如何能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行檢測并隔離接地故障線路，成為了小電流接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電自動化的一個(gè)較為重要的研究課題。在傳統(tǒng)的故障選線之中，最常采用的是比較零序的電流方法，但這種方法存在著一定的缺陷，那就是不方便在饋線保護(hù)中實(shí)現(xiàn)及現(xiàn)場終端單元上安裝。而在本文中我們對配電網(wǎng)接地故障的中負(fù)序電流的分布進(jìn)行了分析，并根據(jù)此提出了負(fù)序電流的接地保護(hù)原理同時(shí)通過emtp仿真進(jìn)行了分析驗(yàn)證，有效的完成樣機(jī)的制作并通過

2、動模實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了檢驗(yàn)。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)接地故障、接地保護(hù)原理、故障選線一、接地故障的相關(guān)分析在接地故障中，配電網(wǎng)接地中的百分之八十以上都是單相接地故障，這就在一定程度上使得如何準(zhǔn)確地檢測并隔離接地故障線路成為了配電自動化的一個(gè)重要的研究課題。目前我國的三到60kv中壓電網(wǎng)一般采用的是中性點(diǎn)不接地方式或者經(jīng)過消弧線圈接地方式。但往往這種接地方式故障的選線存在著一定的困難。發(fā)生該故障是，一般需要依靠逐條出線拉閘停電的方式來判斷故障的線路，這個(gè)就在一定程度上影響了供電的穩(wěn)定可靠性。為了提高配電自動化的水平，國內(nèi)外的專家都提供了一些可供使用的故障選線方法，比如采用基波或者是諧波零序電流的大小和方向進(jìn)行故障

3、的選線、采用注入信號法進(jìn)行故障選線等都是可用的方法。這一系列的傳統(tǒng)方法一般情況下都需要集中起來比較各條出線的零序電流大小或者是相位，由此也帶來了許多問題，比如儀器的接線比較復(fù)雜，難以與饋線保護(hù)結(jié)合為一體并且在開關(guān)柜上就地安裝，其現(xiàn)場運(yùn)行不具有可靠性。在該文中我們就小電流接地系統(tǒng)發(fā)生故障是的電流分布進(jìn)行分析，由此提出一些基于負(fù)序電流的過流保護(hù)、暫態(tài)能量保護(hù)。二、負(fù)序電流的分布在小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相的接地故障時(shí)，可以采用對稱分量法進(jìn)行分析。對稱分量法的分析依據(jù)這許多的公式，在忽略正負(fù)序阻抗以及線路零序電抗的影響后，及僅僅考慮線路零序分布電容的影響時(shí)，小電流的接地系統(tǒng)接地故障的等效電路也隨之改變。

4、在配電網(wǎng)中，系統(tǒng)的高壓側(cè)負(fù)序阻抗折算至低壓側(cè)時(shí)的值很小，同時(shí)隨著電網(wǎng)的增大，系統(tǒng)的負(fù)序阻抗隨之也在變小。同時(shí)因?yàn)榻^大多數(shù)的配電網(wǎng)是輻射網(wǎng)絡(luò)，所以每條饋線的負(fù)荷并不是很大，但負(fù)荷阻抗值卻是比較大。而另一方面，由于一般的饋線比較短，進(jìn)而導(dǎo)致自身的負(fù)序阻抗比較小，每條饋線負(fù)荷的負(fù)序阻抗卻較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自身的負(fù)序阻抗。由此我們可以得出一個(gè)結(jié)論，接地故障所產(chǎn)生的負(fù)序電流大部分是由故障點(diǎn)經(jīng)過了故障的線路流向電源，而非故障線路的負(fù)序電流相對來說則是比較小。定義負(fù)序電流參考方向是由母線指向的電源或者是饋線，一般情況下接地故障有著一定的過度電阻。而在故障發(fā)生之后，故障相電壓就會與故障電流的方向一致。而另一方面來

5、說，系統(tǒng)的負(fù)序阻抗及負(fù)荷負(fù)序阻抗一般都呈現(xiàn)感性，并且系統(tǒng)的負(fù)序電抗是負(fù)序電阻的數(shù)倍。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比較可以發(fā)現(xiàn)，通過比較單相接地故障時(shí)各出線負(fù)序電流的大小或者方向來進(jìn)行接地保護(hù)。三、負(fù)序電流的接地保護(hù)3.1負(fù)序電流的接地保護(hù)判據(jù)在采用零序電壓的變化量啟動保護(hù)時(shí)，再出現(xiàn)這樣的情況是，既相鄰的兩周波零序電壓的變化量大于整定電壓是，便被認(rèn)為是小電流接地系統(tǒng)可能將要發(fā)生接地故障，而經(jīng)推測零序電壓的突變時(shí)刻就是故障的可能發(fā)生時(shí)刻。負(fù)序電流的精確工作電流可以使接地保護(hù)的裝置對負(fù)序電流的測量誤差保持在百分之三十的范圍之內(nèi)，而相位誤差則是在三十度的范圍內(nèi)最小的工作電流。在負(fù)序電流大于標(biāo)準(zhǔn)的精確工作電流是，可以采取一

6、下的判據(jù)進(jìn)行接地的保護(hù)。在線路的負(fù)序電流大于整定制式的分析饋線的接地保護(hù)時(shí)，需要按照多開其他饋線金屬型接地故障在饋線k上產(chǎn)生的負(fù)序電流進(jìn)行整定。通常情況下定義流出母線方向的電流方向?yàn)檎较?，取流向系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)或者是變壓器的負(fù)序電流為極化電流，而取被保護(hù)線路的負(fù)序電流作為比較電流。在比較電流與極化電流的方向相反時(shí)，在一定的靈敏度范圍內(nèi)取相應(yīng)的動作判據(jù)。第三步是取故障相電壓作為極化電壓，而取該線路的負(fù)序電流為比較電流，當(dāng)兩種電流的方向相同時(shí)，則故障電路的負(fù)序電流與故障電壓基本上同方向。在一般情況下，低阻發(fā)生接地故障時(shí)，負(fù)序電流比較大，保護(hù)判據(jù)的靈敏度高;而在發(fā)生高阻接地故障之時(shí)，故障相電壓比較高，

7、同時(shí)故障點(diǎn)消耗的能量仍然比較大，保護(hù)判據(jù)四一般也能夠運(yùn)作。因此可以得知，采用負(fù)序電流以及暫態(tài)能量所組成的綜合饋線接地保護(hù)中，能夠完成低阻、高阻以及弧光接地等各式各樣的接地故障的準(zhǔn)確檢測。3.2負(fù)序電流接地保護(hù)的特點(diǎn)負(fù)序電流的接地保護(hù)中有著許多的特點(diǎn)，以下是比較顯著的幾個(gè)特點(diǎn)，第一點(diǎn)是適合就地安裝并且滿足配電自動化的要求，這是負(fù)序電流接地保護(hù)判據(jù)僅僅要做的只是測量被保護(hù)線路的電壓、電流，由此便于能夠在ftu上進(jìn)行安裝，也更易于實(shí)現(xiàn)線路的分段就地保護(hù)，也能夠滿足配電自動化的相關(guān)要求。第二點(diǎn)是保護(hù)原理并不受中性點(diǎn)接地方式的影響保護(hù)精度卻受著故障殘留大小的影響，一般情況下，只要中性點(diǎn)的接地方式不影響負(fù)

8、序等效回路，那么也就不會影響到負(fù)序電流在電網(wǎng)中的分配。但盡管如此，接地方式卻影響著故障殘流的大小，進(jìn)而決定了接地故障負(fù)序電流的大小，因此故障的殘流將會影響到保護(hù)的精確度。最后一點(diǎn)是抗弧光接地能力比較強(qiáng)，因?yàn)樾‰娏鞯慕拥叵到y(tǒng)負(fù)序回路阻抗以及時(shí)間的常數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于零序回路，而零序電流的震蕩衰減時(shí)間也遠(yuǎn)小于零序電流的震蕩衰減時(shí)間。而在弧光接地的過程之中電弧的熄滅瞬間，負(fù)序電流將會迅速的消失，由此可見負(fù)序電流的接地保護(hù)受到弧光的影響比較小，且具有著很強(qiáng)的抗弧光接地保護(hù)能力。3.3提高負(fù)序電流的接地保護(hù)精度的方法首先第一種方法是采用測量級電流互感器ta，接地故障導(dǎo)致了三相電流變化比較小，而測量級的ta不

9、會出現(xiàn)飽和的現(xiàn)象。采用了測量級ta能夠很大程度上提高負(fù)序電流的測量精度。第二是選擇合適的負(fù)序電流測量量程，一般的接地故障產(chǎn)生的負(fù)序電流，達(dá)滿量程的百分之三十以上，就能夠滿足了負(fù)序電流的接地保護(hù)要求。最后一點(diǎn)是采用負(fù)序電流變化量來進(jìn)行保護(hù)計(jì)算，為了消除負(fù)電荷不對稱而帶來的負(fù)序電流影響，應(yīng)當(dāng)采用負(fù)序電流的變化量來進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。而在饋線的接地保護(hù)中負(fù)序電流的變化量同樣面領(lǐng)著一個(gè)難題：對絕緣的老化、緩慢破壞直至最后被擊穿的故障檢測比較的困難。面對這些難題可以采用以下的方法加以改善：第一是直接采取負(fù)序電流來進(jìn)行保護(hù)，且適當(dāng)?shù)脑龃笳ㄖ涤纱藖硐?fù)荷不平衡的影響;第二是降低故障分量的整定值，滿足絕緣擊穿

10、的突變過程的保護(hù)動作;第三是采用零序?qū)Ъ{來進(jìn)行輔助判據(jù)，以上的這些方法可能不能再根本上解決問題，但卻可以較為有效的對這些難題加以改善，值得推廣應(yīng)用。四、結(jié)束語對于小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障時(shí)的負(fù)序電流的分步的研究，由此提出了負(fù)序電流的接地保護(hù)原理的分析，同時(shí)對接地故障所產(chǎn)生的負(fù)序電流的分布以及負(fù)序電流的接地保護(hù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析驗(yàn)證，并完成了樣機(jī)的制作。本文告訴了讀者對于接地故障的解決辦法，以及一些相關(guān)的知識內(nèi)容，因此具有極高的文學(xué)價(jià)值。參考文獻(xiàn)：1 曾祥君;王媛媛;龐方亮;李景祿;基于故障電阻測量的小電流接地系統(tǒng)的保護(hù)方法j;高壓電技術(shù)2 秦文杰，傅桂興，畢建軍，劉茂銀;一種新型諧振接地系統(tǒng)故障選線裝置j;電網(wǎng)技術(shù)3 張慧芬，潘貞存，田質(zhì)廣，桑在中;一種中低壓配電網(wǎng)單相接地故障選線新方法j;電網(wǎng)技術(shù)