山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院畢業(yè)論文.doc

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1、 山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院畢業(yè)論文 消弧線圈接地系統(tǒng)小電流接地選線 姓 名：周志成 專業(yè)班級：2008級電力系統(tǒng)及自動化 指導(dǎo)教師：支月芬 日 期：2010.10 目 錄 摘要、關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………2 引言……………………………………………………………………………………2 一、選線原理……………………………………………………………………………3 二、消弧線圈接地系統(tǒng)的特點(diǎn)…………………………………………………………4 三、接地選線原理

2、比較…………………………………………………………………7 四、接地選線裝置現(xiàn)場注意事項(xiàng)………………………………………………………8 五、系統(tǒng)調(diào)試 結(jié)束語…………………………………………………………………………………8 參考文獻(xiàn)：………………………………………………………………………………8 致謝……………………………………………………………………………………9 摘 要 該文在消弧線圈接地系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，指出了不能用傳統(tǒng)的零序電流、零序功率方向選線原理來判別故障線路，同時(shí)介紹了消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地的幾種選線方法，并

3、從運(yùn)行維護(hù)的角度提出了需注意的問題。 關(guān)鍵詞： 消弧線圈 接地選線 引 言 　 隨著配電網(wǎng)的發(fā)展，小電流接地系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性越來越受到重視，針對小電流接地系統(tǒng)的各種保護(hù)裝置也得到飛速發(fā)展。目前，主要的保護(hù)裝置都是由工控機(jī)和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的，而單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)保護(hù)方面有體積小、成本低、安裝方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。 消弧線圈接地系統(tǒng)小電流接地選線 一、選線原理 　?、?絕緣監(jiān)察裝置。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

4、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(hù)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(shí)，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(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，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)接地故障的預(yù)告信號。其優(yōu)點(diǎn)是投資小，接線簡單、操作及維護(hù)方便。其缺點(diǎn)是只發(fā)出系統(tǒng)接地的無選擇預(yù)告信號，不能準(zhǔn)確判斷發(fā)生接地的故障線路，運(yùn)行人員需要通過推拉分割電網(wǎng)的試驗(yàn)方法才能進(jìn)一步判定故障線路，影響了非故障線路的連續(xù)供電。 　　⑵ 零序電流原理。在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)

5、，非故障線路零序電流的大小等于本線路的接地電容電流。故障線路零序電流的大小等于所有非故障線路的零序電流之和，也就是所有非故障線路的接地電容電流之和。通常故障線路的零序電流比非故障線路零序電流大得多，利用這一原則，可以采用電流元件區(qū)分出接地故障線路。 　?、?零序功率原理。在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，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相位相差180。根據(jù)這一原則，可以利用零序方向元件區(qū)分出接地故障線路。 二、消弧線圈接地系統(tǒng)的特點(diǎn) 　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，配網(wǎng)規(guī)模日漸擴(kuò)大，電纜出線日漸增

6、多，系統(tǒng)對地電容電流急劇增加，接地弧光不易自動熄滅，容易產(chǎn)生間隙弧光過電壓，進(jìn)而造成相間短路，使事故擴(kuò)大。為了防止這種事故，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》規(guī)定；3~10 kV架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35 kV、66 kV電網(wǎng)，當(dāng)單相接地故障電流大于10 A時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈，3~10 kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電流大于30 A時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。根據(jù)這一規(guī)定，潮州供電分公司對系統(tǒng)進(jìn)行改造，采取中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式，但是造成了采用零序電流原理、零序功率方向原理的接地選線裝置的選線正確率急劇下降。其原因是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線

7、圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，電容電流分布的情況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)不一樣了，如圖1所示。 　　由圖1可知，中性點(diǎn)接入消弧線圈后，發(fā)生單相接地時(shí)，非故障線路電容電流的大小和方向與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)是一樣的；但對故障線路而言，接地點(diǎn)增加了一個電感分量的電流ILo從接地點(diǎn)流回的總電流為： 　　 　　 　　由于與的相位相差180埃 將隨消弧圈的補(bǔ)償程度而變，因此，故障線路零序電流的大小及方向也隨之改變。 　　當(dāng)全補(bǔ)償時(shí)，即，接地電流接近于零，故障線路零序電流等于線路本身的電容電流，方向由母線流向線路，零序功率方向與非故障線路完全相同。 　　全補(bǔ)償時(shí)，wL = 1/3wC∑，正是工頻串

8、聯(lián)諧振的條件，如果由于系統(tǒng)三相對地電容不對稱或者斷路器三相不同期合閘時(shí)出現(xiàn)零序電壓，串接于L及3C∑之間，串聯(lián)諧振將導(dǎo)致電源中性點(diǎn)對地低壓升高及系統(tǒng)過電壓，因而不采用這種補(bǔ)償方式。 　　當(dāng)欠補(bǔ)償時(shí)，即分兩種情況： 　　如果補(bǔ)償以后的接地電流大于本身線路電容電流，且方向由線路流向母線，故障線路零序電流將減少。 　　如果補(bǔ)償以后的接地電流小于本身線路電容電流，故障線路零序電流不但大小變化，且方向也變?yōu)橛赡妇€流向線路。 　　上述情況表明，在欠補(bǔ)償方式下，故障線路零序電流(功率)的方向是不固定的。同時(shí)，考慮到因運(yùn)行方式變化，系統(tǒng)電容電流IC∑減少時(shí)，有可能又出現(xiàn)串聯(lián)諧振。因此，這種補(bǔ)償

9、方式很少采用。 　　當(dāng)過補(bǔ)償時(shí)，即，這種補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過電壓的危險(xiǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用，采用過補(bǔ)償后，通過故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流，它與零序電壓的相位關(guān)系和非故障線路電容電流與零序電壓的相位關(guān)系相同，數(shù)值也和非故障線路的容性電流相差無幾，因此不接地系統(tǒng)中常用的零序電流選線原理和零序功率方向選線原理已不能采用。 三、接地選線原理比較 　　(1) 插入有效電阻法。發(fā)生接地故障時(shí)，在消弧線圈上短時(shí)并上一個有效電阻，使接地點(diǎn)產(chǎn)生一個有功分量電流，再利用此有功分量電流作為選線依據(jù)，經(jīng)一定延時(shí)后，再把電阻切除。只要電阻選擇合適，就能使接地點(diǎn)的有功分量電流足夠大，從而達(dá)到選

10、線的目的。 　　(2) 5次諧波原理。在電力系統(tǒng)中，電源感應(yīng)電勢中本身就存在高次諧波分量，此外由于變壓器、電壓互感器等設(shè)備鐵心非線性的影響，電網(wǎng)中必然包含一系列高次諧波分量，其中主要為5次諧波分量。對中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，由于消弧線圈對5次諧波呈現(xiàn)的感抗為基波的5倍，而線路容抗為基波1/5，和線路容抗相比，消弧線圈近似于開路狀態(tài)。因此，5次諧波感性電流可以忽略，系統(tǒng)單相接地時(shí)，5次諧波容性電流分布與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中基波容性電流幾乎相同，籍此可進(jìn)行故障選線。 　　(3) 首半波原理。該原理是基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值這一假設(shè)，利用單相接地瞬間，故障線路暫態(tài)零序電流第1個周

11、期的首半波與非故障線路相反的特點(diǎn)構(gòu)成。暫態(tài)電容電流中包括自由分量和強(qiáng)制分量，它具有以下幾個特點(diǎn)： 　　在相電壓接近最大值瞬間單相接地過程中，暫態(tài)電容電流比流過消弧線圈的暫態(tài)電感電流大很多，暫態(tài)電感電流可忽略不計(jì)。因此，在同一電網(wǎng)中，即使中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，其過渡過程與中性點(diǎn)不接地情況下近似相同。 　　故障線路暫態(tài)零序電流和暫態(tài)零序電壓首半波方向相反。非故障線路暫態(tài)零序電流和暫態(tài)零序電壓首半波方向相同。 　　首半波電容電流幅值比穩(wěn)態(tài)電容電流大幾倍到幾十倍，對總線路長度較短的系統(tǒng)，暫態(tài)過程更加明顯。 　　由上述特點(diǎn)可知，對短線路而言，其穩(wěn)態(tài)電容電流小，暫態(tài)電容電流大，該原理比其它

12、各類反映接地穩(wěn)態(tài)量的原理靈敏度高，對單相接地反應(yīng)迅速。 　　(4) 注入信號尋蹤法。該原理是通過運(yùn)行中的電壓互感器向接地線注入信號，利用信號尋蹤原理，實(shí)現(xiàn)故障探測。該裝置由主機(jī)和信號電流探測器兩部分構(gòu)成，主機(jī)發(fā)出的信號通過電壓互感器副邊二次端子接入，并由故障線路接地點(diǎn)流回。信號探測器插在主機(jī)內(nèi)部或安裝在各條出線絕緣距離以外探測選線。由于故障選線是通過注入信號實(shí)現(xiàn)，無需使用零序電流互感器，也與電流互感器的接線方式無關(guān)。裝置還具有測距定位功能，尋蹤選線以后，必要時(shí)可停電進(jìn)行測距定位。 　四、接地選線裝置現(xiàn)場注意事項(xiàng) 　　(1) 零序電流互感器穿過電力電纜和接地線時(shí)的接法問題。不論零序電

13、流互感器與電纜頭接地線的相對位置如何，零序電流互感器與接地線的關(guān)系應(yīng)掌握一個原則：電纜兩端端部接地線與電纜金屬護(hù)層、大地形成的閉合回路不得與零序電流互感器匝鏈。即當(dāng)電纜接地點(diǎn)在零序電流互感器以下時(shí)，接地線應(yīng)直接接地；接地點(diǎn)在零序電流互感器以上時(shí)，接地線應(yīng)穿過零序電流互感器接地。同時(shí)，由電纜頭至零序電流互感器的一段電纜金屬護(hù)層和接地線應(yīng)對地絕緣，對地絕緣電阻值應(yīng)不低于50kΩ。以上做法是為了防止電纜接地時(shí)的零序電流在零序電流互感器前面泄漏，造成誤判斷；經(jīng)電纜金屬護(hù)層流動的雜散電流由接地線流入大地，也不與零序電流互感器匝鏈，雜散電流也不會影響正確判斷。 　　(2) 接入選線裝置的線路數(shù)量問題。

14、一般來說，線路路數(shù)至少不少于3路才能保證正確判斷，一般變電所都能滿足此要求。當(dāng)出線路數(shù)少，母線有防止電壓互感器鐵磁諧振或防止過電壓的接地電容時(shí)，接地選線判斷比較準(zhǔn)確。另外，凡是接在母線上的各饋電線路包括補(bǔ)償無功功率的電容器等的電纜都必須經(jīng)過零序電流互感器接入選線裝置，否則未接入選線裝置的線路接地時(shí)采用幅值比較法的裝置可能誤判斷，采用方向比較法的則可能判為母線接地。 　　(3) 零序電流互感器型號統(tǒng)一問題。幅值比較的前提是變電所各出線的零序電流互感器的特性必須一致，否則可能因特性不一致而造成誤判斷，這一點(diǎn)，尤其在變電所擴(kuò)容新增加配電線路時(shí)一定要注意。新增線路的零序電流互感器必須與原有其它線路

15、的零序電流互感器型號、生產(chǎn)廠家保持一致。對于開合式零序電流互感器，開合接觸面應(yīng)無灰塵，確保面接觸。對有架空出線的線路，雖然可以用三只測量用電流互感器濾出零序電流，但由于與電纜出線零序電流互感器特性不一致，架空出線也應(yīng)改為一段電纜出線，以便于用同型號零序互感器。 　　(4) 零序電流互感器的極性問題。各配電線路的零序電流互感器的極性必須一致，并滿足廠家要求（一般沿配電盤柜向線路方向流出為正）。 　　(5) 某些線路出線為雙電纜時(shí)。為保證線路零序電流的準(zhǔn)確測量，每條出線電纜應(yīng)盡可能采用一根電纜，對負(fù)荷較大的線路可采用大截面銅心電纜，不得不采用雙電纜并列時(shí)，應(yīng)盡可能選用內(nèi)徑較大的零序電流互感

16、器，將兩根電纜同時(shí)穿入零序互感器。 　五、系統(tǒng)調(diào)試 　　施工完畢，必須做好系統(tǒng)調(diào)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題，具體調(diào)試的方法如下：解開TV開口三角的零序電壓引入線，用調(diào)壓器模擬零序電壓，加入裝置，此時(shí)加入的電壓應(yīng)與裝置顯示的電壓一致，同時(shí)用升流器在TA一次側(cè)模擬系統(tǒng)單相接地電流，穿過TA一次時(shí)，一條線路反穿，其余線路正穿，所加入電流應(yīng)大于20mA，此時(shí)裝置能正確選線，說明該裝置回路可以投運(yùn)。 　六、結(jié)束語 　　現(xiàn)有的接地選線方法，在中性點(diǎn)改為經(jīng)消弧線圈接地后，有的已不能使用，有的雖然能用但有較大的局限性，選線效果不理想。根據(jù)潮州供電分公司的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，要提高小電流接地選線裝置選線

17、的正確率，除了裝置采用好的原理外，電力部門自身的安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)都至關(guān)重要。只有各環(huán)節(jié)的工作均做好了，接地選線裝置選線的正確率才能達(dá)到較高的水平 參考文獻(xiàn)： （1） 小電流接地選線原理及應(yīng)用 （2） 消弧線圈接地系統(tǒng)小電流接地選線 （3） 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障分析判斷處理 致謝： 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，支月芬對該論文從選題、構(gòu)思、資料收集到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo)，使我對小電流接地選線有了深刻的認(rèn)識，使我得以最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此表示衷心感謝。支老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度、積極進(jìn)取的科研精神以及誨人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模。導(dǎo)師的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神將永遠(yuǎn)激勵著我。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意! 最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對本文進(jìn)行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！ 謝謝！