10kV中性點不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置的分析與設計
10kV中性點不接地配電網(wǎng)系統(tǒng)故障檢測裝置的分析與設計,10,kv,中性,接地,配電網(wǎng),系統(tǒng)故障,檢測,裝置,分析,設計
編號：
畢業(yè)設計外文翻譯
（譯文）
學 院： 機電工程學院
專 業(yè)： 電氣工程及其自動化
學生姓名： 陸劉君
學 號： 1161120120
指導教師單位： 機電工程學院
姓 名： 范興明
職 稱： 教授
2016年 6月 4日
Al-Amari, H.Z. ; Fadel, A.I.
Power Engineering Conference (UPEC), 2013 48th International Universities'
DOI: 10.1109/UPEC.2013.6714980
Publication Year: 2013 , Page(s): 1 - 6
IEEE Conference Publications
10Ω中性點接地電阻對利比亞西部30KV電網(wǎng)的影響
Hasan Z. Al-Amari
?利比亞電力部和可再生能源工程師
hasan_zawam@yahoo.com
Abdallah I. Fadel
利比亞的黎波里大學博士
fadel.abdalla@icloud.com
10 ohm Neutral Grounding Resistance in 30kV Western Libyan Network and Effects
Eng. Hasan Z. Al-Amari
Ministry of Electricity and Renewable Energy ,Libya
hasan_zawam@yahoo.com
Dr. Abdallah I. Fadel
University of Tripoli Libyafadel.abdalla@icloud.com
Abstract- Direct Grounding of the transformer neutral point leads to single line to ground fault current with a high-value, which may reach the value of the three-phase fault current or more. This high fault current causes destruction of fault locations (equipments and operators), and raises the ground voltage that increases the high step and touch voltages, which is dangerous to humans and animals, causes destruction of communications equipment and can be of great danger to the users. Those high fault currents can be reduced by inserting resistance to the neutral point of injection feeding transformer.
In this research, the importance and effect of neutral grounding resistance in 30kV system network and its impact in the determining and limiting of the single line to ground fault currents for a network fed by a single or multi sources will be addressed. Also, the characteristics of the neutral grounding resistance installed in 220/30 kV transformer will be determined and discussed.
According to the historical data, two events of tripping happened in 30kV transformer substation in Tripoli area network, due to high single line to ground fault.
The behavior of single line to ground fault current for the above mentioned tripping events in Tripoli area were measured, and this will be compared to the simulated results of the same cases and discussed.
The ATP (Alternative Transient Program) and Neplan software programs are used for simulation of such events [5] [6].
Finally, the effect of the Temporary Over Voltage (TOV), which is also called Power Frequency Over Voltage, on the healthy phases during the single line to ground fault current occurs will be discussed, as well as the effect of the neutral grounding point.
Key Words- Neutral Grounding Resistance (RN), Single Line to Ground Fault current (If), Temporary Overvoltage, Short-time Rating, Alternative Transient Program (ATP).
摘要
變壓器中性點直接接地會導致單相接地故障電流很高，可達到三相故障電流的值甚至更高。如此高的故障電流會破壞故障點（設備和操作人員），并會使地面電壓升高，從而增加高跨步電壓和接觸電壓，這對人和動物都是危險的，還會導致通信設備遭到破壞以及對用戶也可能造成很大的危害。這些大故障電流流過耐注塑饋送變壓器的中性點后就會減小。
在這項研究中，中性點接地電阻在30kV的系統(tǒng)網(wǎng)絡中的重要影響，及其在確定與限制單相線對地故障電流通過單個或多個源饋送網(wǎng)絡時的影響都將得到解決。與此同時，安裝在 220/30 kV變壓器的中性點接地電阻的特性也將得到探討。
根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，發(fā)生在的的黎波里地區(qū)30kV變電站網(wǎng)絡的兩種類型的跳閘主要是由于單相接地故障引起的。
對上述在的黎波里地區(qū)提到的跳閘事件的單相接地故障電流進行測量，將其與在相同狀態(tài)下的模擬仿真結果進行比較。
ATP （電磁暫態(tài)計算程序）和Neplan軟件程序被用于模擬這類事件的[5] [6] 。
最后，暫態(tài)過電壓（TOV）也被稱為工頻過電壓，在有單相接地故障電流時對正常相以及中性點接地的影響也要討論。
關鍵詞：中性點接地電阻（RN），單相接地故障電流（If ），暫時過電壓，短時評級，電磁暫態(tài)計算程序（ATP）。
1、 簡介
利比亞電力系統(tǒng)的66KV和30KV網(wǎng)絡是高電壓（220KV）和低電壓（11KV）網(wǎng)絡之間的聯(lián)系；它們也被稱為中壓（或子傳輸）網(wǎng)絡。利比亞是北非最大的國家之一；它的面積約176萬平方公里，擁有綿延在地中海南方的海岸線約2000公里。該國的人口約600萬居民，其中大部分居住在沿海城市。在過去的三十年，電力負荷的需求以每年平均8-10％的增長率急劇增加。因此一直以來，電能的產(chǎn)量和網(wǎng)絡擴容都是滿足這種增長的迫切需求。安裝于30kV網(wǎng)絡中的變電站是355 個，并基于在沿海城市。在66KV的網(wǎng)絡中，有175變電站，并設在中部和南部城市。所有變電站的總容量是13539 MVA，構成比例接近1：2 。電纜和電力架空線傳輸是22258公里長，而用于中壓電力架空線傳輸網(wǎng)絡的長度達到總長度的90％[1]。
利比亞電網(wǎng)按照操作維護站和傳輸線分為六個區(qū)。每個區(qū)域包含了一組間隔開的電環(huán)。值得一提的是，術語環(huán)表示220 / 66kV或220 / 30kV的變壓器，流入一個66kV或30kV的網(wǎng)絡；它被稱為主噴射點。圖1和圖2顯示的地域劃分6操作和維護的區(qū)域和主噴射點，分別為[1]
圖1.六個電動操作區(qū)的地理區(qū)域
圖2.主噴射點料30kV的網(wǎng)絡
2、 利比亞30KV電網(wǎng)和土耳其電壓34.5KV電網(wǎng)的接地規(guī)范
在利比亞30kV電網(wǎng)中，通過連接10Ω中性點接地電阻限制單相接地故障電流。這樣一來，可能發(fā)生的危險過高電壓就會減小。在電網(wǎng)為主線有效接地時（如有黃麻保護層的鉛鞘電纜），根據(jù)德國規(guī)格VDE 0141，例如，L-相故障切斷電流被限制為2KA ，此時的電壓為跨步電壓和接觸電壓。如果這些條件不滿足，則設備的安全接地方式則更偏向于直接接地。在土耳其，最常見的實現(xiàn)類型是在二次側通過連接20Ω電阻到YNyn0向量組二級星形點，相電壓為154 /34.5KV的電力變壓器，限制其接地電流為995 A。表I為利比亞30KV及土耳其34.5KV電網(wǎng)中性點接地電阻的特性[3][4]。
表I
利比亞和土耳其電網(wǎng)中性點接地電阻的特性
中性特點接地電阻
利比亞30kV的網(wǎng)絡
土耳其電壓34.5KV網(wǎng)絡
中性電阻
10歐姆
20歐姆
額定相電壓
17.32kV
20.78kV
短時電流
2KA
1kA
短時等級
5-10秒
5秒
能源消耗
（200-400）MJ
100MJ
3、 利比亞30kV電網(wǎng)的短路電流（ SCC）和暫時過電壓
30kV的電網(wǎng)的單一來源可以由一個63或100MVA容量、220 / 30kV的變壓器供給。雙源饋送電網(wǎng)包含220 / 30kV的變壓器（ 63或100MVA大小）或10.5-13.2KV發(fā)電機和變壓器。在三重源供給的電網(wǎng)通常是通過連接兩個變壓器和一個發(fā)電機來運行，有時也連接三個變壓器。圖3為兩個變壓器和一臺發(fā)電機對30kV的饋電網(wǎng)絡圖[3][4]。
圖3.兩個變壓器和一臺發(fā)電機饋電網(wǎng)絡
短路電流和暫時過電壓在不同饋送源下的結果是不一樣的，總結在下面的表II中。
表II
不同饋送源下的短路電流和暫時過電壓的數(shù)值
不同的饋送源 三相故障電流
KA r .m .s
單相接地電流和壓器過電壓
中性點直接接地
中性點經(jīng)10Ω電阻接地
KA r .m .s
KV r .m .s
KA r .m .s
KV r .m .s
單一饋送源 8.75
8.68
17.32
3.26
31.14
雙饋送源
1臺變壓器
+ 15.58
1臺發(fā)電機
15.52
16.85
3.26
30.22
2臺變壓器 16.6
16.4
17.32
3.36
31.2
三饋送源
2臺變壓器
+ 19.5
1臺發(fā)電機
20.5
16.7
4.92
30.87
3臺變壓器 23.7
23.23
17.6
5.024
31.17
4、 影響中性點接地電阻氡對短路電流和臨時過電壓利比亞30kV的網(wǎng)絡
單線接地故障電流的變化取決于電網(wǎng)系統(tǒng)中性點直接接地或不接地；但這不會影響三相短路電流。中性點有效接地時，在單一饋送源，雙饋送源和三饋送源的情況下，三相短路電流和單相短路電流幾乎相等。另一方面，當變壓器中性點是通過一個10Ω電阻接地時，單相路接地故障電流減少到其原值的20％，并且不超過2KA 。對于雙饋送源，單相對地故障電流不超過4KA ，并且在一個變壓器和一個發(fā)電機的情況下，該單相接地故障電流電被降低到其原始值的21％。但在有兩個變壓器的情況下，單相接地故障電流被減少到其原始值的20％。三饋送源時，考慮兩臺220/30KV變壓器和一臺發(fā)電機作為饋送來源的情況，單相接地故障電流降低到其原始值的24％ 。但在三個變壓器作為饋送源的時，單相接地故障電流降低到其原始值的23 ％，并且不超過為5kA 。這個結果如圖4中所示，說明隨著饋送源數(shù)量的增加，單相接地故障電流與電壓隨之增加。
圖4.饋送源及量數(shù)對單相短路電流的影響
考慮到安全跨步電壓和接觸電壓，需要保持單相接地故障少于2KA，單源，雙源和三饋送源中性點接地電阻應該分別為是10Ω， 20Ω及30Ω。當有n個饋送源，每個饋送源的中性點接地電阻值則等于10*n。例如，有6個饋送源時，每個饋送源中性點接地電阻為10 ×6 = 60Ω。
圖5給出了單相接地故障電流與饋送源個數(shù)的關系。
圖5.單相接地故障電流與饋送源個數(shù)的關系
此外，暫時過電壓是在同一時間不同類型的中性點接地電阻情況下計算的。圖6給出了暫時過電壓既不受中性點直接接地的30kV電網(wǎng)饋送源數(shù)量的影響也不受中性點經(jīng)電阻接地的影響。
圖7給出了中性點接地電阻對單相接地故障電流和暫時過電壓的影響關系。從圖中可以很容易分析出，加大中性點接地電阻數(shù)值可以降低單相接地故障電流，但提高了暫時過電壓。
圖6.暫時過電壓與饋送源數(shù)量及類型的關系
圖7.中性點接地電阻對單相接地故障電流和暫時過電壓的影響關系
在發(fā)生單相接地故障時，正常相暫時過電壓值會達到31.2KV（1.04pu）的線電壓。根據(jù)通用電氣公司駐利比亞（GECOL）的標準，對于30KV電網(wǎng)的設備必須能夠承受36KV暫時過電壓。表III顯示暫時過電壓66KV，30KV和11KV。
表 III
暫時過電壓在GECOL標準中電壓等級的劃分
系統(tǒng)正常電壓
暫時過電壓
11KV
12KV
30KV
36KV
66KV
72.5KV
5、 案例分析
選擇西部地區(qū)30KV電網(wǎng)跳閘實際案例進行研究和仿真。第一跳閘的案例研究是Ainzara220/30/ 11kV的變電站，而第二個跳閘的案例是的的黎波里南部220/30/ 11kV的變電站。
A.案例1 （ Ainzara 220/30/11KV變電站）
2007年11月21日，發(fā)生在Ainzara變電站220/30kV變壓器的跳閘事件引起的單相接地故障電流，造成變壓器的10Ω中性點接地電阻損壞。 通過中性點接地的10Ω電阻有下面表格中所示的特性：
表IV
AINZARA變電站的中性點接地電阻特性
中性點電阻
10Ω
額定相電壓
17.32KV
短時電流
2KA
短時等級
2s
能源消耗
80MJ
1 ）記錄讀數(shù)
從安裝在Ainzara 220 / 30KV的1號變壓器上的7SG65型的后備保護裝置的記錄器所提供的數(shù)據(jù)，以及安裝在Ainzara變電站內部，Al-Fornaj變電所的30KV（2）號和（3）號電纜上的7Sa631型距離保護裝置的記錄器所提供的數(shù)據(jù)，可以看出故障的總持續(xù)時間為1.453秒，其中的0.88秒為單相對地電流7.9 KA，而0.573秒為故障電流，在此期間電流降回（衰減）到3.88KA。也就是說，短路電流被劃分在兩個不同時間段。
周期（ I）
?在Al - Fornaj（1），（2），（3）號電纜的（B）相故障電流為2.6KA。
?Al - Fornaj（2）和（3）號電纜在第三階段0.8秒的時間內跳閘。跳閘是因為安裝在電纜上的保護裝置對所述的故障原因未能奏效時的動作。
?安裝的Al- Fornaj（1）號電纜上的設備保護失敗時，故障將持續(xù)。
周期（ II ）
?單相對地故障電流在0.573秒內下降到3.88 KA；它與通過30kV變壓器二次側中性點的電流值相同，這是歸因為中性點接地電阻的變化。
? 考慮到安裝在AL- Fornaj電纜的設備保護未能奏效時，Ainzara變壓器會在發(fā)生接地故障1.453秒后跳閘。
圖8給出了在測量中性點短路電流的情況。
圖8.測量零線短路電流
2 ）采用ATP程序模擬跳閘事件
圖9中所示的是采用ATP程序研究和模擬實際運行電網(wǎng)的方案。是在以下條件建立的：
?周期（I）中，中性點電阻不超過1.6Ω以獲得一個7.9 KA的單相接地故障電流。
?把故障電阻的值改為4.9Ω ，驅動上述單相接地故障電流下降到3.88KA。
仿真表明，在周期（I）中，中性點電阻發(fā)生故障時電阻約為1.6Ω，使得單相接地故障電流上升到7.9KA。另一方面，在周期（II）中改變故障點電阻的值，單相接地的故障電流會下降到3.88KA。
圖10解釋了在整個模擬過程中單相接地故障的電流情況。
圖9.ATP程序的模擬案例1
圖10.整個模擬過程短路電流的變化情況
3 ）結果與討論
?發(fā)生接地故障時，單相接地故障電流的值上升約8KA，表明中性點電阻在接地故障發(fā)生前已被破壞。
?安裝在Ainzara變電站220 / 30kV變壓器的中性點電阻的規(guī)格不符合這些要求。
A.案例2（的黎波里南部的220/30/11KV變電站）
2010年11月27日，在的黎波里南部220/30/11KV變電站的跳閘事件 ，其中一條高壓單相接地故障電流是由于在Al-Mukaweloon變電站正面的電纜發(fā)生爆炸，導致保護系統(tǒng)跳閘并記錄了讀數(shù)25-3-2。 10Ω的中性點接地電阻具有表V所示的特性：
表V
AINZARA變電站的中性點接地電阻特性
中性電阻
10Ω
額定相電壓
17.32 KV
短時電流
2KA
短時間額定
10秒
能源消耗
400MJ
1 ）記錄讀數(shù)
對安裝在的黎波里南部Al-Muqawiloon變電站的距離保護設備進行檢查，并與環(huán)境保護部門所提供的設置進行比較，是符合要求的。
從遠程保護裝置對安裝在的的黎波里南部30kV的（1）線7SJ611類型的的事件記錄的讀數(shù)可以看出，該故障持續(xù)時間是0.38秒，單相接地故障電流約為11.5KA。如圖11所示。
圖11.單相接地故障電流的測量
圖12和13給出了的黎波里南部/Al - Muqawiloon （ 1）和（ 2）電纜單相接地故障電流的測量情況。
圖12.的黎波里南部/Al-Muqawiloon（1）電纜的單相接地故障電流測量情況
圖13.的黎波里南部/Al-Muqawiloon（2）電纜的單相接地故障電流測量情況
2 ）采用ATP程序模擬跳閘事件
跳閘的模擬過程，如圖所示14，得出單相接地故障短路電流的變化情況如下：
? 的黎波里南部和Al- Muqawiloon變電站在電纜連接端總的單相接地故障電流是10.5KA，如圖15 。
?由Al-Muqawiloon（ 1）電纜導致的單相接地故障電流是9 KA，如圖16 。
?由Al-Muqawiloon（ 1）電纜導致的單相接地故障電流是1.75KA，如圖17。
圖14.模擬案例2由ATP計劃
圖15.的黎波里南部和Al- Muqawiloon變電站在電纜連接端總的單相接地故障電流變化情況
圖16.由Al-Muqawiloon（1）電纜導致的單相接地故障電流變化情況
圖17.由Al-Muqawiloon（2）電纜導致的單相接地故障電流變化情況
3 ）結果與討論
?單相接地故障涌流是由于變壓器機組缺乏10Ω的中性點電阻所造成的。
?即使安裝機組變壓器，三饋送源的30kV電網(wǎng)還是會讓短路電流迅速上升。
?當操作機組從30kV側斷開，30 / 11kV的變壓器機組也必須斷開。
6、 結論
變壓器中性點接地方式點可以直接接地，通過電阻或電抗接地。還可以中性點不接地。每種方式都有不同的適用范圍。
中性點接地電阻的主要目的是減少單相接地故障電流的值，使跨步電壓和接觸電壓對人體安全。
安裝在30kV電網(wǎng)的10Ω中性點接地電阻降低了單相接地故障電流，它使得在30kV的電網(wǎng)中單、雙重和三重饋送源的單相接地故障電流分別不到2KA，4 KA和5KA，以及在安全的范圍內提高了單、雙重和三重饋送源暫時過電壓的值。
增加饋送源的數(shù)目n個，則安裝到中性點的接地電阻值增加到10n ，以保持單接地故障電流少于2KA。
中性點接地電阻的規(guī)格并不只取決于電阻值的，但也要考慮抵抗消耗的能量所需的時間。
安裝在設備的事件記錄器保護是非常重要，當電網(wǎng)中發(fā)生的干擾時，它可以記錄電壓和電流的情況。
用ATP 和 Neplan 程序來模擬在瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)條件下電壓和電流的變化，從結果可以看出仿真與現(xiàn)實的匹配程度。
7、 建議
1）220/30kV 變壓器中性點應從 30kV 側經(jīng)適當?shù)碾娮杞拥兀员ＷC安全和確保電力和通信裝置和設備，以及工作人員在單相短路電流接地的安全。
2） 在 n 饋送源饋送至30kV 電網(wǎng)的情況下，所有變壓器的中性點應該安裝10n Ω電阻，保持單相接地故障電流少于2kA。
3） 中性點接地電阻應該改變，使其匹配建議使用的規(guī)格 （10n 歐姆，2KA 和 10 秒）。
4） 為目前的情況中，優(yōu)選在利比亞不操作多于兩個饋送源的30kV電網(wǎng)。
5） 為于現(xiàn)有的情況，當有一個發(fā)電機從 30kV 側斷掉，變壓器機組必須斷開連接。
6） 中性點接地電阻應定期進行檢查。
7） GECOL 標準建議 30kV 電網(wǎng)的設備應承受 36kV 暫時過電壓值。
參考文獻
[1] Hassan Z. El Amari, “Operation of electrical Libyan sub transmission grid” COMELAC Workshop, Tripoli, Libya, July 2009
[2] IEEE, “IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems”, Approved 7 June 2007.
[3] SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, “Neutral Grounding in Tripoli 30kV Network”, Erlangen, 02-10-1978.
[4] Computer aided analysis of phase to ground fault for generators operated in parallel with networks Nuran Y?rükeren* and Musa U?an Department of Electrical Education, Electrical Engineering Faculty, Kocaeli University, 41380, Kocaeli, Turkey. Accepted 16 August, 2011
[5] Neplan program V5.2
[6] EMTP - ATP programs 2004 (ATP draw version4.0p2).
Integration of the universal earth-fault indicator in to the distribution network SCADA system
Baranovskis, D. ; Rozenkrons, J.
Power Tech, 2005 IEEE Russia
DOI: 10.1109/PTC.2005.4524837
Publication Year: 2005 , Page(s): 1 - 5
Cited by: Papers (2)
IEEE Conference Publications
配電網(wǎng)絡?SCADA?系統(tǒng)中通用接地故障指示器的集成
Dzintars Baranovskis,Ph.D student, M.Sc.Ing, Riga Technical University; Developing director, Ltd JUMIKS, and Janis Rozenkrons Asoc. Professor, Dr.Sc.Ing. Riga Technical University, Latvia
Integration of the Universal Earth-fault
Indicator in to the Distribution Network
SCADA System
Dzintars Baranovskis,Ph.D student, M.Sc.Ing, Riga Technical University; Developing director, Ltd JUMIKS, and Janis Rozenkrons Asoc. Professor, Dr.Sc.Ing. Riga Technical University, Latvia
Abstract - This work describes the possibilities for the earth fault detection at the compensated neutral networks and represents one practical solution - a developed universal earth-fault indicator (UEI), which is allowed to detect the earth-faults at the compensated neutral cable networks and the fault detection with the fault indicators, which is connected into distribution network SCADA system by the radio signals.
The universal earth-fault indicator is realized as a directional zero-sequence protection device based on comparison of the time when zero-sequence current and zero-sequence voltage occurred with the given time.
There are presented block-diagram of the universal earth-fault indicator and working algorithms e.t.c.
A pilot project “Integration of the fault indicators into the distribution network SCADA system” has reviewed which was carried out at Jelgava cable distribution networks in the year 2003.
Index Terms – Electronic equipment, Fault location, Power system reliability, Power quality, SCADA system
摘要?
?這項研究描述了補償配電網(wǎng)絡在接地故障檢測的可能性，并提出一個實用的解決方案——發(fā)達國家通用接地故障指示器?（UEI），它可以將補償中性電纜網(wǎng)絡檢測到的接地故障，故障檢測與故障指示器，由無線電信號連接到配電網(wǎng)?SCADA?系統(tǒng)的。
通用的接地故障指示器是作為零序方向保護裝置，它是基于零序電流和零序電壓發(fā)生時間與給定時間的比較來實現(xiàn)的。
這里給出了通用接地故障指示器和工作算法的框圖。
2003?年在葉爾加瓦（Jelgava）電纜配電網(wǎng)絡對"故障指示器融入配電網(wǎng)?SCADA?系統(tǒng)"的試點項目進行了審查。
關鍵詞?— —?電子設備、?故障定位、?電力系統(tǒng)可靠性、?電能質量、?SCADA?系統(tǒng)
8、 介紹
在實際中，現(xiàn)有電纜和架空配電網(wǎng)絡的接地故障和短路頻繁地發(fā)生。因此更快最省錢地找出出現(xiàn)故障的地方，對電力工程公司是非常重要。探測故障很大程度上是取決于中性點接地的類型。低電阻接地、?補償和隔離的中性電接地方式被用在拉脫維亞（Latvian）的電纜網(wǎng)絡。
一些公司?（例如，拉脫維亞（Latvian）電力工程公司"Latvenergo"）?的斷線檢測已用于電纜故障指示器?(FIs)?在傳出線站一級變壓器故障檢測中。
挪威和德國的故障指示器：Cabletroll、?EKL1?和?EKA3已應用在"Latvenergo"中壓電纜網(wǎng)絡的接地故障檢測中。
這些電纜故障指示器?FIs?的應用范圍是有限的，因為它們不可能使用在電纜網(wǎng)絡與補償中性接地故障的檢測中，而且故障指標的數(shù)目仍未足夠。
在電網(wǎng)還沒有安裝?FIs?和補償?shù)牡胤?，依舊是用便攜式高諧波測量儀器?УСЗ-3?和?УСЗ-3M的接地故障檢測方式。這些設備的應用范圍是有限，因為它只能使用在欠壓引起斷路的情況下，但這種方式存在危險性，因為故障可以從單相接地故障上升到兩相接地故障或短路。
改進的故障檢測，使通用接地故障指示器?（UEI）?得到了更快地發(fā)展，它允許補償?shù)碾娎|網(wǎng)絡中檢測接地故障。在歐洲，沒有這樣的接地故障指示器。
9、 檢測接地故障的可能性
接地故障檢測的方法取決于電網(wǎng)的中性點接地方式。例如，在現(xiàn)實中接地故障可以用兩種方式來檢測：
a)?使用故障指示器和集成的配電網(wǎng)絡?SCADA?系統(tǒng)。在這種情況下可以檢測出故障是由于欠電壓還是因切斷電源故障引起的。
b）?通過使用便攜式的高諧波測量儀器。在這種情況下故障檢測只有當短路是由于欠電壓引起的才能檢測到，并且耗時長。
表?1?所示中性點接地方式?jīng)Q定用故障指示器還是便攜式測量儀器來檢測接地故障。
表?1
可以用于接地故障檢測的方法取決于中性點接地方式
1此方法僅用于便攜式測量儀器，此時故障線路是欠壓。
2此方法不用在實際中，因為不經(jīng)濟。
不同費用的產(chǎn)生是由于故障指示燈、測量儀器和具體的接地故障檢測所用的方法的不同。
比上面提及的方法更有效和經(jīng)濟收益普遍的接地故障的生產(chǎn)方法評價指標?(UEI)?，它是所有的定向的零序保護，原因有：
??保護工作在有接地故障時的缺點是穩(wěn)恒電流不敏感，因此不會再次出現(xiàn)自動重合閘。此外，很難計算故障出現(xiàn)瞬間電流和電阻的值。
??裝置在有高次諧波時的主要缺陷是發(fā)生故障時的高次諧波總和經(jīng)常多變，因此這種方法不是用于固定設備?（故障指示器或繼電器）。
??目前25 Hz?或?100 Hz?的高次諧波的保護是需要額外的電源裝置，此外是需要為在變電站的繼電器安裝特殊濾波器。因為不經(jīng)濟所以在實際中此方法應用很少。
10、 ?通用接地故障指示器
作為一種基于零序電流和零序電壓在發(fā)生與給定的時間的時間比較的零序方向保護裝置，實現(xiàn)了通用的接地故障指示器。作為零序電流?3I0?的零序電流互感器（"feranti"）?或零序電流傳感器被安裝在變壓器上以及零序電壓?3U0??— —?電壓變壓器安裝在變電站?（一個用于所有符合 UEI）。
該指標衡量零序電流和零序電壓和它們之間的角度。
如果通用接地故障指示器確定故障?（見圖?1）：
??零序電流?3I0?大于設定值?10mA?；
??零序電壓?3U0?是高于設定值?20V?；
??相角在3I0?和?3U0?之間，φ1?≤?φ?≤?φ2?，?φ?— —工作區(qū)域?；φ1?；?≤?φ2? ；— —工作區(qū)域的邊界。
圖?1.指示器工作示意圖
在圖?1可以看到指標的工作區(qū)和非工作區(qū)。在線路正常的情況如果未出現(xiàn)故障，零序電流?3I0?不是在工作區(qū)中，但在有接地故障時，零序電流減小和3U0的角度改變，上述的指示器工作區(qū)和接地故障之間的角發(fā)生偏轉。
在實際中，其指標是在工作區(qū)?–80°和?+80?°之間調整或?–80°≤??φ≤?+80?°。
零序電流?3I0?和零序電壓?3U0?在三種臨界情況如圖?2、?3?和?4?所示。
故障指示器作為首要的不斷測量?3U0?和-3I0?之后，這取決于角度?φ?之間固定故障調整指標。
（1）
表示 disagree angle.
當滿足時，有：
（2）
T表示時間周期。
在實際中，指標不斷進行調整，它取決于測量的時間范圍和其工作區(qū)如下：
和
Tmeas 表示指示器測量時間：從零序電壓?3U0?時等于?0?，零序電流?3I0?等于?0?的時刻。
指示器非工作區(qū)如下：
1） 指示器理想工作狀態(tài)：
圖2
2) ?=?80o ，3I0超前3U0的臨界狀態(tài)：
圖3
3) ?=+80o ，3I0滯后3U0的臨界狀態(tài)：
圖4
通用接地故障指示器框圖如圖?5?所示。在變電站中壓電纜網(wǎng)絡安裝?(A)?是一個獨立的單位，包括一系列連接的零序電流傳感器?（1）、?一次諧波濾波器?（2）?的和比較器?（4），?被連接到執(zhí)行在網(wǎng)站的單元?（5）?耦合到變送器?（13），通過一個通信通道傳送信號到一個接收器?（14）。接收機?（11）?的零序電壓連接到其他輸出的比較器?（4），而子站單元?(B)的?安裝，包括串聯(lián)連接的零序電壓傳感器?（6）?一次諧波濾波器（7）和電壓比較器?（8）?連接到發(fā)射機?（9）?的零序電壓，通過電信通道?（10）?傳送到接收機?（11）?的零序電壓的測量。在調度中心安裝裝置?（C）組成的系列中連接接收機?（14）?和一臺電腦與軟件?(15)。
圖?5.通用的接地故障指示器的框圖
11、 故障指示器并入配電網(wǎng)?SCADA?系統(tǒng)
為了改進故障檢測使它更快，一個名為"故障指示器融入配電網(wǎng)?SCADA?系統(tǒng)"的試點項目就是為"Latvenergo"分布網(wǎng)絡成立的。要連接?49?個故障指示器?（例如，"Nortroll"公司的"Cabletroll?2700"?故障指示器）?到?SCADA?系統(tǒng)中，已經(jīng)制定了這些指標的數(shù)據(jù)傳輸和注冊制度。2002-2003 年，在葉爾加瓦電纜和架空網(wǎng)絡實現(xiàn)了這個系統(tǒng)。
這一項目的主要思想是：?從指示器迅速地把故障信息傳遞給調度中心。
該系統(tǒng)包括以下部分?（參見圖?6）：
??連接控制器的無線電廣播發(fā)射機。其安裝在變壓器站以及連接故障指示器。發(fā)射器必須接收各指示器信號，并將信息傳輸?shù)綗o線電接收機?；
??連接控制器的無線電接收機。其安裝在調度中心?（一個用于所有分布網(wǎng)絡子公司）。接收方必須從發(fā)射機接收信號，并將信息傳輸?shù)秸{度員的計算機?；
??計算機程序必須安裝在調度員的計算機。這樣可以看到故障發(fā)生的位置和閃爍的指示燈。
該系統(tǒng)在?146,1125?MHz?無線電頻率工作。在故障情況下的調度員立即從該程序的計劃和數(shù)據(jù)庫檢測故障選線。
圖?6故障指示燈數(shù)據(jù)傳輸和記錄（FI?— —?故障指示器）?系統(tǒng)的結構
該系統(tǒng)可持續(xù)工作大約兩年而無任何缺陷。
12、 ?結論和今后的工作
更加可靠、?有效、?經(jīng)濟上合理補償?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡在接地故障檢測方法是使用通用接地故障指示器?（UEI）?連接到配電網(wǎng)?SCADA?系統(tǒng)的無線電信號。
它將有以下優(yōu)點：
??能夠檢測接地故障補償中性電纜網(wǎng)絡?；
??網(wǎng)絡穩(wěn)定性更可靠和更少的干擾?；
??故障檢測時間比之前少2~3?倍?；
??故障檢測需要的費用更少，，因為沒有必要安排電力工程公司工作人員開車到每個變電站?；
??在故障調度程序的情況下可以自動接收信息從各項指標。
如何檢測接地故障最好的方法之一可能是設備可以自動測量從變電站到故障點的距離，但它是不可能找到準確、?可靠和簡單的數(shù)學算法，能使用設備檢測出各種接地故障。這是以后的工作。
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Patents:
[12] Baranovskis Dz., Osipovs S., Rozenkrons J., “Indicator of earth short circuit location in single-phase power lines”, Latvia,Patent 13026, 09.september 2003.
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