聯(lián)系人:翟經(jīng)理
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1.引言
在我國35kV及10kV電力系統(tǒng)中,變壓器的中性點(diǎn)多采用非直接接地方式(為小接地電流系統(tǒng)),當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時,故障電流的數(shù)值往往較負(fù)荷電流小的多,故障相電壓降為零,非故障相電壓升高為相電壓的倍,但三相之間的線電壓仍然保持對稱,對供電負(fù)荷沒有影響,因此規(guī)程允許繼續(xù)運(yùn)行1~2h。但實(shí)際運(yùn)行中可能由于過電壓引發(fā)電力電纜爆炸、TV保險(xiǎn)熔斷甚至燒壞、母線短路等事故,因此,迅速確定系統(tǒng)接地點(diǎn)消除單相接地故障對系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著十分重要的意義。傳統(tǒng)的尋找接地故障線路的方法是:依次逐條斷開每回出線的斷路器,故障線路被斷開后,接地相電壓恢復(fù)且接地信號消失,否則繼續(xù)尋找。雖然這種尋找方法大多可通過重合閘來進(jìn)行補(bǔ)救,但隨著工業(yè)的飛速發(fā)展,對一些供電要求很高的用電客戶來說,這種方法的弊病是顯而易見的,尤其是對那些負(fù)荷較重的35kV線路,這種方法已不滿足安全穩(wěn)定供電的要求。小電流接地選線裝置自八十年代問世以來,迅速得以普及,經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代,其選線的準(zhǔn)確性雖在不斷提高,但選線效果卻不是很理想,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)目前在線運(yùn)行的各種型號的選線裝置平均選線正確率僅為20%~30%油浸式試驗(yàn)變壓器,存在誤判率較高的通病,因此許多裝置安裝后形同擺設(shè),根本無法使用,造成了浪費(fèi)。微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)較基于單片機(jī)原理的傳統(tǒng)選線裝置有著不可比擬的硬件優(yōu)勢和對復(fù)雜軟件程序的處理能力。如何利用現(xiàn)有的微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)資源來進(jìn)行準(zhǔn)確的選線是一個亟待解決的問題。
2.小接地電流系統(tǒng)單相接地時零序電壓及零序電流分析
單相接地故障時,故障點(diǎn)的零序電壓為U(·)d0=(U(·)ad+U(·)bd+U(·)cd)/3=-U(·)a,*序電流為全系統(tǒng)的容性電流。
其向量圖如圖1所示:由于架空充氣式試驗(yàn)變壓器線路對地有相同的等值電容,根據(jù)向量圖,零序電壓及零序電流的特點(diǎn)歸納起來有以下四點(diǎn):
①發(fā)生單相接地故障時(例如A相),故障相的對地電容C0被短接;
②非故障線路3I(·)01的大小等于本線路的接地電容電流,其電容性無功功率的方向?yàn)橛赡妇€流向線路;
③故障線路3I(·)02的大小等于所有非故障線路的3I(·)01之和,也就是所有非故障線路的接地電容電流之和;其電容性無功功率的方向?yàn)橛删€路流向母線;
④若零序電流互感器的極性是以變電所母線流向線路為正方向,那么非故障線路的零序電流超前零序電壓90°,故障線路的零序電流滯后零序電壓90°,故障線路的零序電流與非故障線路的零序電流在相位上相差180°;
3.綜合自動化變電站小電流接地選線的具體實(shí)現(xiàn)及判據(jù)
青州電網(wǎng)目前廣泛采用了基于WINDOWSNT(WORKSTATION4.0)操作系統(tǒng)的微機(jī)綜合自動化系統(tǒng),其小接地電流選線功能的實(shí)現(xiàn)硬件上配置簡單、靈活,選線的軟件程序也不復(fù)雜。當(dāng)某段母線電壓互感器的開口三角電壓(零序電壓)越*(一般設(shè)置為10~20V),由公用采集裝置檢測出,并向選線功能主站發(fā)出信號,功能主站收到報(bào)警信號后向該段母線上的所有出線保護(hù)裝置召喚零序電壓及零序電流的向量,根據(jù)采集到的向量計(jì)算出接地時電容性無功功率的方向,同時根據(jù)各線路零序電流的大小,判出接地的故障線路。選線零序方向元件的大靈敏角為90度。一般說來,從以下幾點(diǎn)可以對接地線路進(jìn)行初步的判別:①如果以變電所母線流向線路出口的方向?yàn)檎较?,接地時電容性無功功率為:Q=Im(U(·)×I(*))=Uy×Ix-Ux×Iy>0
②接地線路的3I(·)0幅值大;
③如無正向線路接地的特殊情況下,則判母線接地;
4.零序電流、零序電壓的獲取及試驗(yàn)方法
對于電流互感器采用三相*星型的接線方式,可以用三相電流的矢量和作為零序電流,其優(yōu)點(diǎn)是接線簡單,不易混淆零序電流的同名端。當(dāng)電流互感器為兩相不*星型的接線方式,且大電流發(fā)生器出線端口為高壓電纜時,可加裝單獨(dú)的零序電流互感器,高壓開關(guān)動特性測試儀,其優(yōu)點(diǎn)是不平衡電流較小,故障情況時,反應(yīng)更為靈敏。一般情況下,為在故障情況下獲取較大的故障二次電流特征量數(shù)值,零序電流互感器的變比應(yīng)選擇的盡可能的小,精度盡可能的高,加裝的選線型零序電流互感器(據(jù)統(tǒng)計(jì),一般的200/5零序電流互感器,當(dāng)一次電流小于且二次側(cè)帶規(guī)定負(fù)荷時,其比差達(dá)20~40%,角誤差達(dá)30~50度)。應(yīng)特別注意零序電流的方向均應(yīng)以母線流向線路為正,零序電流慮過器或零序電流互感器的同名端接保護(hù)裝置的同名端。
大部分微機(jī)線路保護(hù)裝置零序電壓的選取,都由保護(hù)裝置本身計(jì)算故障時的三相電壓直接得出,也有的保護(hù)裝置需外加零序電壓,外加零序電壓時應(yīng)注意零序電壓的方向,電壓互感器的開口三角采用正極性接法但是以反接線接入保護(hù)裝置,也就是電壓互感器的開口三角同名端(星號端)接出N并接地,再接微機(jī)保護(hù)裝置的同名端3U0*。非同名端(不帶星號端)接出L,同時接微機(jī)保護(hù)裝置的非同名端3U0,如圖2所示。
根據(jù)以上對零序電壓和零序電流特點(diǎn)的分析及現(xiàn)場實(shí)際的接線,試驗(yàn)時需模擬故障線路的實(shí)際零序電流和零序電壓的相位,如:利用廣東昂立公司的6108G微機(jī)綜合試驗(yàn)儀試驗(yàn)時,先加三相均衡正相序電壓,再將U(·)a降為零,同時設(shè)置3I(·)0超前U(·)a90度(因?yàn)閷?shí)際U(·)0與U(·)a的相位差180度),對選線裝置進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)備送電后,對10kV系統(tǒng)可選定某條出線進(jìn)行實(shí)際接地試驗(yàn),以此判定接線是否正確及選線裝置的動作特性,但對35kV系統(tǒng)因接地電流較大,電壓等級較高,危險(xiǎn)性較大,可不予實(shí)際接地試驗(yàn)。