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1、 山西經(jīng)濟管理干部學院畢業(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…………………………………………………………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………………………………………………………8 五、系統(tǒng)調(diào)試 結(jié)束語…………………………………………………………………………………8 參考文獻：………………………………………………………………………………8 致謝……………………………………………………………………………………9 摘 要 該文在消弧線圈接地系統(tǒng)特點進行分析的基礎(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、從運行維護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)的各種保護裝置也得到飛速發(fā)展。目前，主要的保護裝置都是由工控機和單片機實現(xiàn)的，而單片機在實現(xiàn)保護方面有體積小、成本低、安裝方便、運行可靠等優(yōu)點。 消弧線圈接地系統(tǒng)小電流接地選線 一、選線原理 　　⑴ 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，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。當發(fā)生單相接地故障時，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)接地故障的預告信號。其優(yōu)點是投資小，接線簡單、操作及維護方便。其缺點是只發(fā)出系統(tǒng)接地的無選擇預告信號，不能準確判斷發(fā)生接地的故障線路，運行人員需要通過推拉分割電網(wǎng)的試驗方法才能進一步判定故障線路，影響了非故障線路的連續(xù)供電。 　?、?零序電流原理。在中性點不接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時

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。在中性點不接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，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 　　隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，配網(wǎng)規(guī)模日漸擴大，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，進而造成相間短路，使事故擴大。為了防止這種事故，電力行業(yè)標準DL/T 620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》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)，當單相接地故障電流大于10 A時，中性點應裝設(shè)消弧線圈，3~10 kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當單相接地故障電流大于30 A時，中性點應裝設(shè)消弧線圈。根據(jù)這一規(guī)定，潮州供電分公司對系統(tǒng)進行改造，采取中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，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。其原因是中性點經(jīng)消弧線

7、圈接地系統(tǒng)單相接地時，電容電流分布的情況與中性點不接地系統(tǒng)不一樣了，如圖1所示。 　　由圖1可知，中性點接入消弧線圈后，發(fā)生單相接地時，非故障線路電容電流的大小和方向與中性點不接地系統(tǒng)是一樣的；但對故障線路而言，接地點增加了一個電感分量的電流ILo從接地點流回的總電流為： 　　 　　 　　由于與的相位相差180埃 將隨消弧圈的補償程度而變，因此，故障線路零序電流的大小及方向也隨之改變。 　　當全補償時，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。 　　全補償時，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出現(xiàn)零序電壓，串接于L及3C∑之間，串聯(lián)諧振將導致電源中性點對地低壓升高及系統(tǒng)過電壓，因而不采用這種補償方式。 　　當欠補償時，即分兩種情況： 　　如果補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，在欠補償方式下，故障線路零序電流(功率)的方向是不固定的。同時，考慮到因運行方式變化，系統(tǒng)電容電流IC∑減少時，有可能又出現(xiàn)串聯(lián)諧振。因此，這種補償

9、方式很少采用。 　　當過補償時，即，這種補償方式?jīng)]有發(fā)生過電壓的危險，因而得到了廣泛的應用，采用過補償后，通過故障線路保護安裝處的電流為補償以后的感性電流，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，在消弧線圈上短時并上一個有效電阻，使接地點產(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)一定延時后，再把電阻切除。只要電阻選擇合適，就能使接地點的有功分量電流足夠大，從而達到選

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，5次諧波容性電流分布與中性點不接地系統(tǒng)中基波容性電流幾乎相同，籍此可進行故障選線。 　　(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構(gòu)成。暫態(tài)電容電流中包括自由分量和強制分量，它具有以下幾個特點： 　　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。因此，在同一電網(wǎng)中，即使中性點經(jīng)消弧線圈接地，其過渡過程與中性點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，對單相接地反應迅速。 　　(4) 注入信號尋蹤法。該原理是通過運行中的電壓互感器向接地線注入信號，利用信號尋蹤原理，實現(xiàn)故障探測。該裝置由主機和信號電流探測器兩部分構(gòu)成，主機發(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流回。信號探測器插在主機內(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，必要時可停電進行測距定位。 　四、接地選線裝置現(xiàn)場注意事項 　　(1) 零序電流互感器穿過電力電纜和接地線時的接法問題。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)系應掌握一個原則：電纜兩端端部接地線與電纜金屬護層、大地形成的閉合回路不得與零序電流互感器匝鏈。即當電纜接地點在零序電流互感器以下時，接地線應直接接地；接地點在零序電流互感器以上時，接地線應穿過零序電流互感器接地。同時，由電纜頭至零序電流互感器的一段電纜金屬護層和接地線應對地絕緣，對地絕緣電阻值應不低于50kΩ。以上做法是為了防止電纜接地時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，接地選線判斷比較準確。另外，凡是接在母線上的各饋電線路包括補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，尤其在變電所擴容新增加配電線路時一定要注意。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。為保證線路零序電流的準確測量，每條出線電纜應盡可能采用一根電纜，對負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，應盡可能選用內(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，此時加入的電壓應與裝置顯示的電壓一致，同時用升流器在TA一次側(cè)模擬系統(tǒng)單相接地電流，穿過TA一次時，一條線路反穿，其余線路正穿，所加入電流應大于20mA，此時裝置能正確選線，說明該裝置回路可以投運。 　六、結(jié)束語 　　現(xiàn)有的接地選線方法，在中性點改為經(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用經(jīng)驗，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、運行、維護都至關(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到較高的水平 參考文獻： （1） 小電流接地選線原理及應用 （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)給予細心指引與教導，使我對小電流接地選線有了深刻的認識，使我得以最終完成畢業(yè)設(shè)計，在此表示衷心感謝。支老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度、積極進取的科研精神以及誨人不倦的師者風范是我終生學習的楷模。導師的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神將永遠激勵著我。在此，謹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間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！ 謝謝！