小電流接地選線裝置的判據及其原理

當前在小電流接地的電力系統,尤其是經消弧線圈接地的系統中, 雖然所裝設的接地檢測(選線)裝置品種和數量都很多,但正確動作率不高。我公司經對這些裝置的接地選線判據進行分析,得出正確動作率不高的原因,找到接地選線的新判據,制出高精度零序電流互感器和新型接地選線裝置,并做了大量試驗并且通過我公司的動模實驗室驗證,證明新判據嚴謹、準確、簡單,即使在經消弧線圈接地的系統中,裝置選線正確動作率也可達到100%,因而本接地檢測新判據具有良好的應用價值。

根據統計資料表明,在電力系統中,線路接地故障占總故障的70%以上。因而,在我國電力系統中的6KV-35KV中壓系統為了減少短路故障,減少停電,大部分采用中性點不接地方式;當系統所接線路較多、較長、或電纜較多時,系統對地電容電流較大(如超過10A),當發生單相接地故障后,會引起弧光過電壓等一系列問題,影響電網安全運行。為此,規程規定當系統對地電容電流超過10A時應裝設消弧線圈進行補嘗,使故障點僅流過補償后的零序電流,成為經消弧線圈接地系統,此兩種系統通稱為小電流接地系統。在這種小電流接地系統中,出現接地故障時,接地故障點僅流過系統對地電容電流或補償后的電容(或電感)電流,因接地故障電流較小,不必立即跳閘切除故障,而是采用微機式接地檢測(選線)裝置或帶接地檢測功能的微機式線路保護選出接地線路,發出信號,由運行人員采取措施(如轉移負荷)后再跳開斷路器切除故障。

1.原理分析

在小電流接地系統中,正常情況下,系統三相電壓對稱平衡,三相對地電容相等,在各引出線路的零序電流互感器中無零序電流通過。當某一線路發生單相接地故障時,電壓互感器開口三角繞組輸出零序電壓,系統各線路的零序電流互感器原方均有零序電流通過, 零序電流互感器副方輸出二次零序電流。

我公司微機式接地選線裝置常用的接地檢測判據如下:

----對不接地系統(不帶消弧線圈補償):

     A. 用零序電壓作為啟動判據,零序電壓大于整定值時啟動,進行下面的判斷。

     B. 用零序電流的方向和大小判斷出接地線路

非故障線路的零序電流為本線路的電容電流,其方向超前零序電壓約90度,故障線路的零序電流等于所有非故障線路零序電容電流之和減去本線路的電容電流之差, 其方向滯后零序電壓約90度,與非故障線路的零序電流方向相反,以零序電流的方向可以明確的選出接地線路。

----對經消弧線圈接地的系統:

A.用零序電壓作為啟動判據,零序電壓大于整定值時啟動,進行下面的判斷。

B.用零序電流的5次諧波分量的方向和大小判斷出接地線路

當系統所接線路較多、較長、或電纜較多時,系統對地電容電流較大(超過10A), 按規程規定應裝設消弧線圈進行補償,使流過故障點的接地電流小于5A,減輕故障損失。由于消弧線圈的補償作用(一般為過補償),使接地線路的零序電流(為電感電流)與非故障線路的零序電流相位基本相同,超前零序電壓約90度,幅值也不一定比非故障線路的零序電流大。因此,無法以基波零序電流方向來判斷出接地線路。對于零序電流里的5次諧波分量則不同,因為對5次諧波而言,電容的電抗減小5倍,電感的電抗增大5倍,通過消弧線圈的零序電流5次諧波分量很小,不起補償作用。接地線路零序電流里的5次諧波分量滯后于零序電壓里的5次諧波分量約90度,與未接地線路零序電流里的5次諧波分量方向相反,利用零序電流里的5次諧波分量的方向可以判斷選出接地故障線路。

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