中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)電流

1、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)電流   摘  要：通過對中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)零序暫態(tài)電流的頻域分析和時(shí)域分析，得出接地導(dǎo)線中零序暫態(tài)電流的峰值比健全線路中零序暫態(tài)電流的峰值大許多，比較峰值的大小可以識(shí)別故障線路，同時(shí)得出零序暫態(tài)電流的方向是不確定的，不宜采用零序暫態(tài)電流的方向作為選線判據(jù)。 關(guān)鍵詞：消弧線圈；暫態(tài)電流；選線 1引言中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地稱小電流接地。小電流接地系統(tǒng)單相接地選線長期以來研究不斷。根據(jù)單相接地時(shí)出現(xiàn)的區(qū)別于正常運(yùn)行時(shí)的物理現(xiàn)象，人們提出各種各樣的選線方法。有些方法已獲得應(yīng)用，有

2、些方法尚在研究之中。本文通過對中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)零序暫態(tài)電流的分析，對零序暫態(tài)電流的性質(zhì)給出明確的物理概念，指出利用零序暫態(tài)電流識(shí)別故障線路的判據(jù)和應(yīng)注意的問題。 2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)零序等效電路中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)3I0回路等效電路如圖1所示。L為消弧線圈電感，Cn為第n條線路的相對地等效電容，R為接地過渡電阻。由于線路相對地等效電阻值遠(yuǎn)大于相對地等效容抗值，故忽略不計(jì)，消弧線圈電阻與感抗相比，電阻也可忽略不計(jì)，uUmsin（ta）是故障相電源電壓。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，相當(dāng)于圖1等效電路的零狀態(tài)響應(yīng)。  &

3、#160; 經(jīng)計(jì)算得接地導(dǎo)線和第n條線路電流的拉氏變換表達(dá)式I（s）和In（s）為：3零序暫態(tài)電流分析用待定系數(shù)法確定P、Q、K、H數(shù)值，便可獲得式（1）的解。式（2）也用類似方法求解。舉例：某中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的10 kV系統(tǒng)，有12條電纜線路，系統(tǒng)對地等效電容C48×106F，消弧線圈電感L02 H，分析上述三種情況的零序暫態(tài)電流。31二次三項(xiàng)式有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根    取R20，代入C和L數(shù)據(jù)，則式（3）中的前兩項(xiàng)是流過接地導(dǎo)線中的暫態(tài)分量；第三項(xiàng)是流過接地導(dǎo)線中的穩(wěn)態(tài)分量，即補(bǔ)償后的殘流，“”號(hào)表示屬于電感性質(zhì)（過補(bǔ)償）。

4、    式（4）中的前兩項(xiàng)是流過第n條線路的暫態(tài)分量；第三項(xiàng)是流過第n條線路的穩(wěn)態(tài)分量；“”號(hào)表示屬電容性質(zhì)。每項(xiàng)數(shù)值與CnC有關(guān)，線路數(shù)目越多，線路長度相差越小，n個(gè)CnC就越小，設(shè)本例滿足這個(gè)條件，并且設(shè)CnC015。32二次三項(xiàng)式有兩個(gè)相等的實(shí)數(shù)根（S3227）2，式（1）、（2）按上述方法求解得接地導(dǎo)線和第n條線路中電流分別為：33二次三項(xiàng)式有一對共軛虛數(shù)根式（1）、（2）按上述方法求解得接地導(dǎo)線和第n條線路中電流分別為：4零序暫態(tài)電流的性質(zhì)在補(bǔ)償電網(wǎng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障瞬間，L、C、R、有確定的數(shù)值，式（3）（8）中零序暫態(tài)電流是時(shí)間t的函數(shù)

5、，具有以下性質(zhì)。41零序暫態(tài)電流的方向零序暫態(tài)電流為兩個(gè)暫態(tài)分量的疊加，在衰減過程中，其代數(shù)和可能始終為正，也可能始終為負(fù)，還可能改變符號(hào)，其方向是不確定的。例如，當(dāng)0，t0時(shí)，式（3）中兩個(gè)暫態(tài)分量代數(shù)和為68 A，表示接地導(dǎo)線中零序暫態(tài)電流方向與圖1中正方向一致，從母線流向線路；式（4）中兩個(gè)暫態(tài)分量代數(shù)和為（123 CnC）A，表示第n條線路中零序暫態(tài)電流方向與圖1中正方向相反，從線路流向母線。又例如，當(dāng)0，t001 s時(shí)，式（3）中兩個(gè)暫態(tài)分量代數(shù)和為537 A，接地導(dǎo)線中零序暫態(tài)電流從母線流向線路；式（4）中兩個(gè)暫態(tài)分量代數(shù)和為（577 CnC）A，第n條線路中零序暫態(tài)電流從母線流向

6、線路。上述現(xiàn)象的物理解釋是電路中有兩種不同的儲(chǔ)能元件，暫態(tài)過程由兩者共同決定，還與單相接地瞬間電源電壓的初相角有關(guān)。因此，不能用零序暫態(tài)電流的方向做判據(jù)來識(shí)別故障線路。42零序暫態(tài)電流的峰值單相接地瞬間電源電壓的初相角有確定值，零序暫態(tài)電流是時(shí)間t的函數(shù)，其極值和端點(diǎn)（t0）值是可求的，它們中絕對值最大的定義為零序暫態(tài)電流的峰值。為了比較接地導(dǎo)線與線路中零序暫態(tài)電流峰值的大小，在0360°之間每隔1°取一個(gè)值，分別代入（3）（8）式中求峰值并作比較。通過計(jì)算機(jī)大量的數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn)，接地導(dǎo)線中零序暫態(tài)電流的峰值比線路中零序暫態(tài)電流的峰值大許多，至少25倍以上。比較峰值的大小可以

7、識(shí)別故障線路。43零序暫態(tài)電流的衰減速度零序暫態(tài)電流衰減速度由e指數(shù)冪決定，e指數(shù)冪與S2S（RC）1（LC）的根有關(guān)。為討論方便，設(shè)L1（C）（全補(bǔ)償），則1（LC）23142。若S2S（RC）1（LC）有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根，則兩個(gè)根之積等于1（LC）2，因此，e指數(shù)冪一個(gè)大于314t，另一個(gè)小于314t，R越小，相差越大；若S2S（RC）1（LC）有兩個(gè)相等的實(shí)數(shù)根，則1（RC）24（LC）0即1（2 RC）因此，e指數(shù)冪為t（2 RC）314t；若S2S（RC）1（LC）有一對共軛虛數(shù)根，則。因此，e指數(shù)冪為t2 RC314t，R越大，衰減越慢。本文舉例為過補(bǔ)償方式，過補(bǔ)償度為56，L628，1（C）663，L與1（C）相差不大，在3133條分析中，e指數(shù)冪與上述全補(bǔ)償?shù)姆治鼋Y(jié)果很接近。 5結(jié)論（1）由于系統(tǒng)中有消弧線圈和等效電容兩種儲(chǔ)能元件，零序暫態(tài)電流總是存在的，并且在單相接地初期峰值很大。（2）接地導(dǎo)線中零序暫態(tài)電流峰值比線路中零序暫態(tài)電流峰值大許多，比較峰值的大小，適合作為選線的判據(jù)。（3）零序暫態(tài)電流衰減較快，為了提高采集暫態(tài)峰值的速度，可采用DSP（數(shù)字信號(hào)處理）技術(shù)。（4）由于零序暫態(tài)電流的方向不確定，因此，不宜采用零序暫態(tài)電流的方向作為選線判據(jù)。參考文獻(xiàn)：1華北電業(yè)管理局電力