小電流接地系統(tǒng)單相接地故障檢測技術(shù)_secret

1、小電流接地系統(tǒng)單相接地故障檢測技術(shù)摘 要：電力系統(tǒng)的接地處理方式主要有直接接地，電抗接地，低阻接地，高 阻接地，諧振接地(又稱消弧線圈接地)和不接地。前三種稱為大電流接地系統(tǒng)，后三種稱為小電流接地系統(tǒng)。我國366kV電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點不接地 或經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，即為小電流接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是發(fā)生單相接地故障時，并不破壞系統(tǒng)電壓的對稱性，且故障電流值較小，不影響對用戶的 連續(xù)供電，系統(tǒng)可運行12h。但長期運行，由于非故障的兩相對地電壓升高1.732倍，可能引起絕緣的薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，發(fā)展成為相間短路，使事故擴大， 影響用戶的正常用電。同時，弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓，進而損

2、壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運行。因此，當發(fā)生單相接地故障時，必須及時找到故障線路予以切 除。 關(guān)鍵字：小電流接地系統(tǒng) 單相接地 檢測技術(shù)1引言電力系統(tǒng)的接地處理方式主 要有直接接地，電抗接地，低阻接地，高阻接地，諧振接地(又稱消弧線圈接地)和不接地。前三種稱為大電流接地系統(tǒng)，后三種稱為小電流接地系統(tǒng)。我國 366kV電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，即為小電流接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是發(fā)生單相接地故障時，并不破壞系統(tǒng)電壓 的對稱性，且故障電流值較小，不影響對用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運行12h。但長期運行，由于非故障的兩相對地電壓升高1.732倍，可能引起絕緣的薄弱 環(huán)節(jié)被擊穿

3、，發(fā)展成為相間短路，使事故擴大，影響用戶的正常用電。同時，弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓，進而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運行。因此，當發(fā)生單 相接地故障時，必須及時找到故障線路予以切除。 2目前的檢測方法及存在的問題(1)絕緣監(jiān)察裝置利 用接于公用母線的三相五柱式電壓互感器，其一次線圈均接成星形，附加二次線圈接成開口三角形。接成星形的二次線圈供給絕緣監(jiān)察用的電壓表、保護及測量儀 表。接成開口三角形的二次線圈供給絕緣監(jiān)察繼電器。系統(tǒng)正常時，三相電壓正常，三相電壓之和為零，開口三角形的二次線圈電壓為零，絕緣監(jiān)察繼電器不動作。 當發(fā)生單相接地故障時，開口三角形的二次端出現(xiàn)零序電壓，電壓繼電器動作，發(fā)出系統(tǒng)

4、接地故障的預(yù)告信號。這是以前常規(guī)變電所使用最多、 應(yīng)用最廣泛的絕緣監(jiān)察裝置，其優(yōu)點是投資小，接線簡單、操作及維護方便。其缺點是只發(fā)出系統(tǒng)接地的無選擇預(yù)告信號，不能準確判斷發(fā)生接地的故障線路，運行 人員需要通過推拉分割電網(wǎng)的試驗方法才能進一步判定故障線路，影響了非故障線路的連續(xù)供電，不能滿足日益發(fā)展的城鄉(xiāng)經(jīng)濟對供電可靠性的要求?；谏鲜鲈?因，我國從50年代末就開始研制小電流接地自動選線裝置，提出了多種選線方法，并開發(fā)出了相應(yīng)的各種裝置。(2)各種選線原理分析：穩(wěn)態(tài)分量法。穩(wěn)態(tài)分量法又分為零序電流比幅法，零序電流相對相位法，以及群體比幅比相法。 零序電流比幅法利用的是流過故障元件的零序電流在數(shù)值

5、上等于所有非故障元件的對地電容電流之和，即故障線路上的零序電流最大，所以只要通過比較零序電流 幅值大小就可以找出故障線路。但這種方法不能排除TA不平衡的影響，受線路長短、系統(tǒng)運行方式及過渡電阻大小的影響，且系統(tǒng)中可能存在某條線路的電容電流 大于其它所有線路電容電流之和的情況，裝置易發(fā)生誤動，不適用于經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)。零序電流相對相位法是利用故障線路零序電流與非故障線路零序電流流動方向相反的特點，分別從線路流向母線或由母線流向線路，就可以找出故障線路。但這種方法在線路較短，零序電壓、零序電流值較小時，相位判斷困難，不能適用于諧振接地時完全補償、過補償運行方式。 群體比幅比相法是綜合利用零序電

6、流比幅法和零序電流相對相位法，先進行零序電流比較，選出幾個較大的作為侯選，然后在此基礎(chǔ)上進行相位比較，選出方向與 其它不同的，即為故障線路。該方法在一定程度上解決了前兩種方法存在的問題，但同樣不能排除TA不平衡及過渡電阻大小的影響，以及相位判斷的死區(qū)，仍不適 用于經(jīng)消弧線圈接地的小電流系統(tǒng)。 諧波分量法。諧波分量法分為5次諧波大小和方向，各次諧波平方和等方法。5 次諧波大小和方向法，當單相接地故障時，由于故障點、線路設(shè)備的非線性影響，在故障電流中存在著諧波信號，其中以5次諧波為主。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的消弧 線圈是按照基波計算的，消弧線圈相當于處于開路狀態(tài)?？珊雎韵【€圈對5次諧波產(chǎn)生的補償效果

7、。再利用5次諧波電容電流的群體比幅比相法，就可以解決經(jīng)消 弧線圈接地系統(tǒng)的選線問題。但故障電流中5次諧波含量較小(小于故障電流10%)，且受TA不平衡電流和過渡電阻的影響，選線的準確度也不是很穩(wěn)定。各次諧波平方和方法是將3、5、7等諧波分量求和，再根據(jù)諧波理論進行選線。雖然能在一定程度上克服單次諧波信號小的缺點，但不能從根本上解決問題。利用接地故障暫態(tài)過程的選線法(即暫態(tài)分量法)。暫態(tài)分量法可分為首半波法和基于小波分析法。 首半波法是基于接地發(fā)生在相電壓接近最大瞬間這一假設(shè)，此時故障相電容電荷通過故障相線路向故障點放電，故障線路分布電容和分布電感具有衰減特性，該電 流不經(jīng)過消弧線圈，所以暫態(tài)電

8、感電流的最大值相應(yīng)于接地故障發(fā)生在相電壓經(jīng)過零瞬間，而故障發(fā)生在相電壓接近于最大值瞬間時，暫態(tài)電感電流為零。此時的暫 態(tài)電容電流比電感電流大得多。利用故障線路暫態(tài)零序電流和電壓首半波的幅值和方向均與正常情況不同的特點，即可實現(xiàn)選線。但這種方法存在前提條件是故障需 發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間，不利于在具體工程中實施。 基于小波分析法是利用小波分析可對信號進行精確分析，特別是對暫態(tài)突變信號 和微弱信號的變化比較敏感，能可靠地提取出故障特征。小波變換是把一個信號分析成不同尺度和位置的小波之和，利用合適的小波和小波基對暫態(tài)零序電流的特征 分量進行小波變換后，易看出故障線路上暫態(tài)零序電流特征分量的幅值包絡(luò)線高于非故障線路，且其特征分量的相位也與非故障線路相反，這樣就構(gòu)造出利用暫態(tài)信 號進行接地選線的判據(jù)。但電力系統(tǒng)的實際運行是復(fù)雜多變的，需綜合分析母線零序電壓和各出線零序電流的小波變換參數(shù)，才有助于對故障線路的準確選線判斷。 接地選線和消弧線圈自動補償一體化的選線方法。為降低單相接地電容電流過大造成的各種危害，在配電網(wǎng)的中性點裝 設(shè)消弧線圈，消弧線圈的電感電流補償了單相接地電容電流，卻使以群體比幅比相法的接地選線裝置喪失了選線作用。近幾年，雖然有針對中性點消弧線圈接地而發(fā) 展的選線裝置，但由于采集單相接地信號很困難，在實用中誤判率較高。采用微機控制和動態(tài)改變接地電感，可解決補償和