大電流接地系統(tǒng)與小電流接地系統(tǒng)(DOC)

1、大電流接地系統(tǒng)與小電流接地系統(tǒng)(不接地系統(tǒng))發(fā)生故障的區(qū)別，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的影響，處理原則和注意事項(xiàng)。中性點(diǎn)直接接地(包括經(jīng)小阻抗接地)得系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流一般都比較大，所以稱為大電流接地系統(tǒng). 一般 110kv 及以上的系統(tǒng)采用大電流接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于不構(gòu)成短路回路，接地短路電流比負(fù)荷電流小很多，這種系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。一般66kv 及以下系統(tǒng)常采用這種系統(tǒng)1 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)的接地保護(hù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的接地保護(hù)、接地選線裝置(1) 系統(tǒng)接地絕緣監(jiān)視裝置：(陡電 6.0KV 廠用電系統(tǒng))絕緣監(jiān)視裝置是利用零序電壓的有無

2、來實(shí)現(xiàn)對(duì)不接地系統(tǒng)的監(jiān)視。將變電所母線電壓互感器其中一個(gè)繞組接成星形，利用電壓表監(jiān)視各相對(duì)地電壓，另一繞組接成開口三角形，接入過電壓繼電器，反應(yīng)接地故障時(shí)出現(xiàn)的零序電壓。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，開口三角形出現(xiàn)零序電壓，過電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地信號(hào)。該保護(hù)只能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測出接地故障，并能通過三只電壓表判別出接地的相別，但不能判別出是哪條線路的接地。要想判斷故障線路，必須經(jīng)拉線路試驗(yàn)。且若發(fā)生兩條線路以上接地故障時(shí)，將更難判別。裝置可能會(huì)因電壓互感器的鐵磁諧振、熔斷器的接觸不良、直流的接地、回路的接觸不良而誤發(fā)或拒發(fā)接地信號(hào)。(2) 零序電流保護(hù)：零序電流保護(hù)是利用故障線路的零序電流比非故障線路零序電

3、流大的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)選擇性的保護(hù)，如DD-11 接地電流繼電器和南自廠的RCS-955 系列保護(hù)。該保護(hù)一般安裝在零序電流互感器的線路上，且出線較多的電網(wǎng)中更能保證它的靈敏度和選擇性。但由于零序電流互感器的誤差，線路接線復(fù)雜，單相接地電容的大小、裝置的誤差、定值的誤差、電纜的導(dǎo)電外皮等的漏電流等影響，發(fā)生單相接地故障線路零序電流二次反映不一定比非故障線路大，易發(fā)生誤判斷、誤動(dòng)。零序功率保護(hù)：零序功率方向保護(hù)是利用非故障線路與故障線路的零序電流相差180 來實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)。如傳統(tǒng)的零序功率方向繼電器，無人值守綜自所應(yīng)用的如南瑞DSA113 、 119 系列零序功率方向保護(hù)。零序功率方向保護(hù)沒有死

4、區(qū)，但對(duì)零序電壓零序電流回路接線等要求比較高，對(duì)系統(tǒng)中有消弧線圈的需用五次諧波功率原理。小電流接地選線綜合裝置：已閱讀 100 次我要打印IE 收藏隨著電力科技的發(fā)展，近年來小電流接地電力系統(tǒng)逐步應(yīng)用了獨(dú)立的小接地電流選線裝置。將小電流系統(tǒng)所有出線引入裝置進(jìn)行接地判斷及選線，如華星公司的MLX 系列。 MLX 系列選線裝置的原理是用電流(消弧線圈接地采用五次諧波)方向判斷線路，選電流最大的三條線路在進(jìn)行方向比較，從而解決了零序電流較小、各種裝置LH 誤差、測量誤差、電力電纜潛流、消弧線圈、電容充放電過程等影響，能正確判別或切除故障線路。2 接地保護(hù)安裝調(diào)試注意事項(xiàng)在無選擇性零序電壓保護(hù)裝置及零

5、序功率方向保護(hù)裝置中，電壓互感器一次、二次中性點(diǎn)必須可靠接地，一次繞組中性點(diǎn)接地不僅是安全接地而且是工作接地。若中性點(diǎn)接地不可靠， 二次系統(tǒng)則不能正確反映一次系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)不平衡電壓零序功率方向，因此開口三角形電壓極性必須正確。在利用零序電流互感器(多為電纜出線)構(gòu)成的接地保護(hù)裝置中，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流不僅可能經(jīng)大地流動(dòng)，而且也經(jīng)電纜導(dǎo)電外皮和鎧裝流動(dòng)。因此， 零序電流互感器上方電纜頭保安接地線必須沿電纜方向穿過LH 在線路側(cè)接地(見圖1)。圖 1 電纜頭保安接地線圖零序互感器下方電纜皮接地則不需穿過零序互感器，避免形成短路環(huán)，電纜固定夾頭與電纜外殼、接地線絕緣、零序電流互感器

6、變比、極性誤差應(yīng)調(diào)整一致、正確，以減少互感誤差。在經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)單相接地保護(hù)通常利用反映諧波的電纜電容的五次諧波分量保護(hù)和暫態(tài)電流速動(dòng)保護(hù)，其實(shí)現(xiàn)選擇性較困難?？稍诎l(fā)現(xiàn)接地故障時(shí)投入有效電阻，以增加故障電流有功分量方法，利用零序電流保護(hù)、方向保護(hù)有選擇地切除故障。在電容器自投切系統(tǒng)中，補(bǔ)償電容器應(yīng)接成中性點(diǎn)不接地Y 或 D 接法。發(fā)生接地后，三相負(fù)載仍保持對(duì)稱運(yùn)行，從而不影響零序電流，保證接地保護(hù)的靈敏性、正確性。在同一系統(tǒng)電纜線路和經(jīng)電纜線路出線的架空線路中，它們單相接地電容電流大小存在差別，零序電流保護(hù)定值應(yīng)充分考慮。利用三個(gè)電流互感器構(gòu)成的零序電流濾過器，必須克服其不平衡電流的影響

7、。當(dāng)前位置：首頁 期刊雜志 文章我國電壓等級(jí)在110kV 及其以上的系統(tǒng)均為大電流接地系統(tǒng)，在大電流接地系統(tǒng)中，線路單相接地故障在電力系統(tǒng)故障中占有很大的比例，造成單相故障的原因有很多，如雷擊、瓷瓶閃落、導(dǎo)線斷線引起接地、導(dǎo)線對(duì)樹枝放電、山火等。線路單相接地故障分為瞬時(shí)性故障和永久性故障兩種，對(duì)于架空線路一般配有重合閘，正常情況下如果是瞬時(shí)性故障，則重合閘會(huì)啟動(dòng)重合成功；如果是永久性故障將會(huì)出現(xiàn)重合于永久性故障再次跳閘而不再重合。為幫助運(yùn)行人員正確判斷和分析大電流接地系統(tǒng)線路單相瞬時(shí)性故障，本案例選取了某地區(qū)一典型的220kV線路單相瞬時(shí)接地故障，并對(duì)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析。說明，此案例分析以F

8、HS變電站為主。本案例分析的知識(shí)點(diǎn)：1）大電流接地系統(tǒng)與小電流接地系統(tǒng)的概念。2）單相瞬時(shí)性接地故障的判斷與分析。3）單相瞬時(shí)性接地故障的處理方法。4）保護(hù)動(dòng)作信號(hào)分析。5）單相重合閘分析。6）單相重合閘動(dòng)作時(shí)限選擇分析。7）錄波圖信息分析。8）微機(jī)打印報(bào)告信息分析。一、大電流接地系統(tǒng)、小電流接地系統(tǒng)的概念在我國，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有三種：1）中性點(diǎn)直接接地方式。2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。（ 3）中性點(diǎn)不接地方式。110kV及以上電網(wǎng)的中性點(diǎn)均采用中性點(diǎn)直接接地方式。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（包括經(jīng)小阻抗接地的系統(tǒng)）發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地短路電流很大，所以這種系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。采用中

9、性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí)，由于不能構(gòu)成短路回路，接地故障電流往往比負(fù)荷電流小得多，所以這種系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。大電流接地系統(tǒng)與小電流接地系統(tǒng)的劃分標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)系統(tǒng)的零序電抗X0與正序電抗X1的比值X0/ X1。我國規(guī)定：凡是X0/X1 4 5的系統(tǒng)屬于大接地電流系統(tǒng)，X0/X1 4 5 的系統(tǒng)則屬于小接地電流系統(tǒng)。事故涉及的線路及保護(hù)配置圖事故涉及的線路和保護(hù)配置如圖2-1 所示，兩變電站之間為雙回線，線路長度為66.76km。圖 2-1 FT 線路及保護(hù)配置三、事故基本情況2001 年5月24日16時(shí)42分，F(xiàn)HS變電站FT一回線C相瞬時(shí)性故障，C相重合閘重

10、合成功，負(fù)荷在正常范圍內(nèi)，系統(tǒng)無其他異常,FT 一回線 （FT為雙回線 ） 線路全長66.76km四、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要信號(hào)FT一回SF-500收發(fā)信機(jī)動(dòng)作FT一回SF-600收發(fā)信機(jī)動(dòng)作FT一回WXH-11X保護(hù)動(dòng)作FT一回LEP-902A保護(hù)動(dòng)作FT一回C相斷路器跳閘FT一回WXH-11X重合閘動(dòng)作FT一回LEP-902A重合閘動(dòng)作FT一回WXH-11X保護(hù)呼喚值班員FT一回LEP-902A保護(hù)呼喚值班員號(hào)錄波器動(dòng)作號(hào)錄波器動(dòng)作號(hào)主變壓器中性點(diǎn)過流保護(hù)掉牌號(hào)主變壓器中性點(diǎn)過流保護(hù)掉牌220kV母線電壓低本站 220kV其他相關(guān)線路高頻收發(fā)信機(jī)動(dòng)作五、繼電保護(hù)屏保護(hù)信號(hào)WXH-11X型微機(jī)保護(hù)

11、：跳 C、重合閘、高頻收發(fā)信、呼喚燈亮。LFP-902A型微機(jī)保護(hù)：TC、 CH、高頻收發(fā)信燈亮，液晶屏顯示：0+、 Z+。六、微機(jī)打印報(bào)告信號(hào)WXH-11X保護(hù)：WXH-11X保護(hù)動(dòng)作1 次，保護(hù)動(dòng)作報(bào)告如表2-1 所示。表 2-1WXH-11 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告CPU號(hào)保護(hù)元件時(shí)間含義CPU1CPU2GBIOTX11ms高頻零序方向停信GBIOCK19ms高頻零序方向出口1ZKJCK27ms距離段出口CPU4T1QDCH55ms單跳起動(dòng)重合閘CHCK512ms重合閘出口CJ=33.5km測距LFP-902A保護(hù)：LFP-902A保護(hù)動(dòng)作1 次，保護(hù)動(dòng)作報(bào)告如表2-2 所示。表 2-2LFP-90

12、2A 保護(hù)動(dòng)作報(bào)告CPU號(hào)保護(hù)元件時(shí)間含義CPU1Z+27ms高頻距離0+27ms高頻零序方向元件C27msC相跳閘CPU2CH890 ms重合閘時(shí)間CJ=33.6km測距最大電流（Imax） :2.63 1200（ A）零序電流（I0）：2.28 1200（ A）七、兩側(cè)保護(hù)動(dòng)作情況分析1兩側(cè)保護(hù)的配置情況FT線兩側(cè)的保護(hù)配置如圖2-1 所示。（ 1）第一套保護(hù)。WXH-11X型微機(jī)線路保護(hù)包括由4 個(gè) CPU構(gòu)成，其中CPU1為高頻保護(hù)包括高閉距離、高閉零序；CPU2距離保護(hù)，包括三段式相間距離和三段式接地距離；CPU3零序保護(hù)，包括不靈敏的段，靈敏的、段及縮短了t的零序、段及不靈敏的段；

13、CPU4為重合閘。（ 2）第二套保護(hù)。LFP-902A型線路成套快速保護(hù)由2 個(gè) CPU組成。其中CPU1為主保護(hù)，由以超范圍整定的復(fù)合式距離繼電器和零序方向元件通過配合構(gòu)成全線路快速跳閘保護(hù)，由段工頻變化量距離繼電器構(gòu)成快速獨(dú)立跳閘段，由二個(gè)延時(shí)零序方向過流段構(gòu)成接地后備段保護(hù)；CPU2為三段式相間和接地距離保護(hù)，以及重合閘邏輯；CPU3為管理CPU；配SF-600 集成電路收發(fā)信機(jī)，LFP-923C型失靈啟動(dòng)及輔助保護(hù)裝置，CZX-12A型操作繼電器裝置。2重合閘投入方式WXH-11X型微機(jī)線路保護(hù)重合閘（CPU4）和LFP-902A型線路成套快速保護(hù)裝置重合閘（CPU2）均為獨(dú)立啟動(dòng)，獨(dú)

14、立出口。WXH-11X型微機(jī)線路保護(hù)重合閘把手在單重位置，出口連接片在停用位置。LFP-902A重合閘把手在單重位置，出口連接片在加用位置（雙微機(jī)保護(hù)重合閘一般只投一套）。3單相重合閘的動(dòng)作時(shí)間選擇原則（ 1）要大于故障點(diǎn)滅弧時(shí)間及周圍去游離的時(shí)間。在斷路器跳閘后，要使故障點(diǎn)的電弧熄滅并使周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強(qiáng)度，是需要一定時(shí)間的，必須在這個(gè)時(shí)間以后進(jìn)行合閘才有可能成功。（ 2）要大于斷路器及其機(jī)構(gòu)復(fù)歸狀態(tài)準(zhǔn)備好再次動(dòng)作時(shí)間。在斷路器跳閘以后，其觸頭周圍絕緣強(qiáng)度以及滅弧室滅弧介質(zhì)的恢復(fù)是需要一定的時(shí)間。同時(shí)其操作機(jī)構(gòu)恢復(fù)原狀準(zhǔn)備好再次動(dòng)作也需要一定的時(shí)間。（ 3）無論是單側(cè)電源還是雙側(cè)電源，均應(yīng)考

15、慮兩側(cè)選相元件與繼電保護(hù)以不同時(shí)限切除故障的可能性。（ 4）考慮線路潛供電流所產(chǎn)生的影響。4保護(hù)通道220kV線路采用閉鎖式通道，如圖2-2 所示，閉鎖式保護(hù)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)方向元件判斷為正方向，因此保護(hù)均收不到對(duì)側(cè)的閉鎖信號(hào)。5對(duì)DZ的分析由于故障點(diǎn)在線路中間，不在DZ（突變量距離元件）范圍內(nèi)，并且兩側(cè)的保護(hù)動(dòng)作相同，所以表2-1 、 2-2 所示的保護(hù)動(dòng)作屬正確。八、事故分析（F 側(cè)）1大電流接地系統(tǒng)單相接地短路特點(diǎn)（ 1）單相接地短路故障點(diǎn)故障相電流的正序、負(fù)序和零序分量大小相等方向相同，因此故障相電流與大小相等，方向相同。（ 2）非故障相短路電流為零。3）單相接地短路故障相電壓為零。

16、4）短路點(diǎn)兩非故障相電壓幅值相等，相位角為，它的大小取決于之比。2保護(hù)動(dòng)作情況分析故障測距反映的故障點(diǎn)位置如圖2-2 所示，為線路中間，距F 站 66.7km。圖 2-2 FT 線路故障點(diǎn)第一套保護(hù)WXH-11X動(dòng)作邏輯，線路發(fā)生故障后，線路兩側(cè)保護(hù)啟動(dòng)元件動(dòng)作，啟動(dòng)高頻發(fā)信機(jī)發(fā)信，同時(shí)兩側(cè)高頻零序方向元件均判斷為正方向（區(qū)內(nèi)）故障而停信，高頻零序保護(hù)出口保護(hù)速動(dòng)出口跳閘；接地距離保護(hù)因故障計(jì)算程序較零序慢在故障發(fā)生后19 ms動(dòng)作出口。單相故障在保護(hù)出口繼電器動(dòng)作出口的同時(shí)啟動(dòng)重合閘，在515 ms 時(shí)重合閘出口。本套保護(hù)在故障時(shí)動(dòng)作時(shí)序和動(dòng)作邏輯正確。第二套保護(hù)LFP-902A動(dòng)作邏輯，線

17、路發(fā)生后，啟動(dòng)元件動(dòng)作啟動(dòng)發(fā)信和方向元件動(dòng)作停信的保護(hù)信息在保護(hù)信號(hào)中無反映屬保護(hù)信號(hào)設(shè)計(jì)的沒有考慮，但可以從下面的該裝置的錄波圖中看到，CPU1所屬快速跳閘保護(hù)幾乎在27ms同時(shí)動(dòng)作出口，同時(shí)給出保護(hù)出口“相跳閘”信號(hào)；890ms重合閘啟動(dòng)，從下述的錄波圖分析中還得到C相斷路器在85ms完全跳開，跳閘后，保護(hù)再次收、發(fā)信，閉鎖兩側(cè)保護(hù)，1010ms重合成功。3單相瞬時(shí)性故障與永久性故障的判別大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，若線路故障為瞬時(shí)性故障，正常情況，保護(hù)或位置不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘重后，重合閘會(huì)合閘成功。若為永久性故障，重合閘重合將重合于故障而發(fā)生第二次跳閘，且不會(huì)再次重合。4故障錄波圖分

18、析故障錄波圖如圖2-3 所示。設(shè)備名稱：AA5文件名稱：B50 G4213.000故障時(shí)間：2001-05-24 16 ：42：21.410時(shí)標(biāo)單位：毫秒啟動(dòng)前 2 個(gè)周波后3 個(gè)周波有效值類型通道名稱12345C1電流FQ二回AI0.13080.12980.13390.13950.1425C2電流FQ二回BI0.13390.13330.11440.11010.1110C3電流FQ二回CI0.13210.12560.04820.08080.0758C4電流FQ二回NI0.00880.01090.07970.10230.1021C5電流FH一回AI0.07360.07540.08590.0995

19、0.0971C6電流FH一回BI0.07380.08030.18300.21450.2185C7電流FH一回CI0.07810.09870.39110.48200.4808C8電流FH一回NI0.00870.01010.12730.16240.1621C9電流FT一回AI0.15980.16270.16820.17340.1819C10電流FT一回BI0.16190.16330.27340.31750.3267C11電流FT一回CI0.16840.31622.52053.18693.171C12電流FT一回NI0.006440.15932.17972.79022.7679圖 2-3 FT 線

20、C相接地故障錄波圖1）從故障電流可看出，故障相為C相。2）故障時(shí)與 相位相反。3）切除故障時(shí)間約為64ms（保護(hù)動(dòng)作時(shí)間+斷路器固有動(dòng)作時(shí)間+跳閘回路繼電器固有動(dòng)作時(shí)間）。1010ms C相重合閘重合成功（重合閘整定時(shí)間0.8s ）。TA 變比 1200/16）故障電流折算值（有效值）：；7）故障錄波器測量值與微機(jī)保護(hù)打印報(bào)告存在誤差。5 LFP-902A微機(jī)保護(hù)報(bào)告分析LFP-902A微機(jī)保護(hù)報(bào)告如圖2-4 所示。圖 2-4 LFP-902A微機(jī)保護(hù)報(bào)告（ 1）故障初，保護(hù)有發(fā)信、收信波形（小于17ms） , 停信后， 25ms C相接到跳閘命令，85msC相完全跳開。C相斷路器跳閘后，保護(hù)再次收、發(fā)信，閉鎖兩側(cè)保護(hù)，約890ms重合閘啟動(dòng)，1010ms重合成功。（ 2）故障時(shí)故障相電流與 大小相等，方向相同，故障電流波形持續(xù)時(shí)間85ms。（ 3）在故障時(shí)故障相C相電壓低于非故障相電壓。（ 4）由于是非對(duì)稱故障，報(bào)告中有3。（ 5）報(bào)告記錄故障前60ms的電流、電壓波形。特別說明：對(duì)電流方向的規(guī)定眾所周知，即以母線為參考，流入