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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(jí):2008級(jí)電力系統(tǒng)及自動(dòng)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(chǎng)注意事項(xiàng)………………………………………………………8
五、系統(tǒng)調(diào)試
結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………………………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(lái)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(wèn)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(lái)越受到重視,針對(duì)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(kāi)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(cè)量?jī)x表。接成開(kāi)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(kāi)口三角形的二次線圈電壓為零,絕緣監(jiān)察繼電器不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),開(kāi)口三角形的二次端出現(xiàn)零序電壓,電壓繼電器動(dòng)作,發(fā)出系統(tǒng)接地故障的預(yù)告信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是投資小,接線簡(jiǎn)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(wú)選擇預(yù)告信號(hào),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(guò)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。
?、?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(guó)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(duì)地電容電流急劇增加,接地弧光不易自動(dòng)熄滅,容易產(chǎn)生間隙弧光過(guò)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(guò)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(duì)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(duì)故障線路而言,接地點(diǎn)增加了一個(gè)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(duì)地電容不對(duì)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(duì)地低壓升高及系統(tǒng)過(guò)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(guò)補(bǔ)償時(shí),即,這種補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過(guò)電壓的危險(xiǎn),因而得到了廣泛的應(yīng)用,采用過(guò)補(bǔ)償后,通過(guò)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(wú)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(gè)有效電阻,使接地點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)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(shì)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(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng),由于消弧線圈對(duì)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(kāi)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(gè)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(gè)特點(diǎn):
在相電壓接近最大值瞬間單相接地過(guò)程中,暫態(tài)電容電流比流過(guò)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(guò)渡過(guò)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(duì)總線路長(zhǎng)度較短的系統(tǒng),暫態(tài)過(guò)程更加明顯。
由上述特點(diǎn)可知,對(duì)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(lèi)反映接地穩(wěn)態(tài)量的原理靈敏度高,對(duì)單相接地反應(yīng)迅速。
(4) 注入信號(hào)尋蹤法。該原理是通過(guò)運(yùn)行中的電壓互感器向接地線注入信號(hào),利用信號(hào)尋蹤原理,實(shí)現(xiàn)故障探測(cè)。該裝置由主機(jī)和信號(hào)電流探測(cè)器兩部分構(gòu)成,主機(jī)發(fā)出的信號(hào)通過(guò)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(hào)探測(cè)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(cè)選線。由于故障選線是通過(guò)注入信號(hào)實(shí)現(xiàn),無(wú)需使用零序電流互感器,也與電流互感器的接線方式無(wú)關(guān)。裝置還具有測(cè)距定位功能,尋蹤選線以后,必要時(shí)可停電進(jìn)行測(cè)距定位。
四、接地選線裝置現(xiàn)場(chǎng)注意事項(xiàng)
(1) 零序電流互感器穿過(guò)電力電纜和接地線時(shí)的接法問(wèn)題。不論零序電
13、流互感器與電纜頭接地線的相對(duì)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(gè)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(guò)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(duì)地絕緣,對(duì)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(dòng)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(huì)影響正確判斷。
(2) 接入選線裝置的線路數(shù)量問(wèn)題。
14、一般來(lái)說(shuō),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(guò)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(wú)功功率的電容器等的電纜都必須經(jīng)過(guò)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(hào)統(tǒng)一問(wèn)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(hào)、生產(chǎn)廠家保持一致。對(duì)于開(kāi)合式零序電流互感器,開(kāi)合接觸面應(yīng)無(wú)灰塵,確保面接觸。對(duì)有架空出線的線路,雖然可以用三只測(cè)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(hào)零序互感器。
(4) 零序電流互感器的極性問(wèn)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(pán)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(cè)量,每條出線電纜應(yīng)盡可能采用一根電纜,對(duì)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(wèn)題,具體調(diào)試的方法如下:解開(kāi)TV開(kāi)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(guò)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(shuō)明該裝置回路可以投運(yùn)。
六、結(jié)束語(yǔ)
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(mén)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(guò)程中,支月芬對(duì)該論文從選題、構(gòu)思、資料收集到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo),使我對(duì)小電流接地選線有了深刻的認(rèn)識(shí),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(shí)、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(lì)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(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位師長(zhǎng)表示感謝!
謝謝!