小電流接地系統(tǒng)接地檢測工程應(yīng)用分析.doc
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小電流接地系統(tǒng)接地檢測工程應(yīng)用分析 0引言 在6~66kV電力系統(tǒng)中普遍采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)方式,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),由于不能構(gòu)成短路回路,接地故障電流往往很小,系統(tǒng)線電壓的對(duì)稱性并不遭到破壞,系統(tǒng)還可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間,規(guī)程規(guī)定一般為1~2h,為防止系統(tǒng)事故擴(kuò)大,在接地運(yùn)行的這段時(shí)間里必須設(shè)法排除接地點(diǎn)。小電流接地選線裝置自20世紀(jì)80年代問世以來,已經(jīng)歷了幾次技術(shù)更新?lián)Q代,其選線的準(zhǔn)確性也在不斷提高,盡管備廠方宣稱100%選線正確率,但工程實(shí)際中均存在誤判率較高的問題,使許多用戶有一種不用麻煩,用了也麻煩的感覺,故現(xiàn)場好多情況都是選檢設(shè)備閑置退出而采用手動(dòng)拉閘試驗(yàn)的原始方法查找接地。 1小電流系統(tǒng)單相接地的特點(diǎn) 分析小電流系統(tǒng)單相接地時(shí)的運(yùn)行狀態(tài),其不同于正常運(yùn)行狀態(tài)的信息主要有2點(diǎn):故障線路流過的零序電流是全系統(tǒng)的電容電流減去自身的電容電流,而非故障線路流過的零序電流僅僅是該線路的電容電流。故障線路的零序電流是從線路流向母線,而非故障線路的零序電流是從母線流向線路,兩者方向相反,或者說兩者反相。從小電流系統(tǒng)單相接地時(shí)與正常運(yùn)行時(shí),狀態(tài)信息的不同看,故障線路的判定似乎非常容易,然而事實(shí)并非如此,其原因主要有以下四點(diǎn): 1.1電流信號(hào)太小 小電流系統(tǒng)單相接地時(shí)產(chǎn)生的零序電流是系統(tǒng)電容電流,其大小與系統(tǒng)規(guī)模大小和線路類型(電纜或架空線)有關(guān),數(shù)值甚小,經(jīng)中性點(diǎn)接人消弧線圈補(bǔ)償后,其數(shù)值更小,且消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)(過補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、完全補(bǔ)償)不同,接地基波電容電流的特點(diǎn)與無消弧線圈補(bǔ)償時(shí)相反或相同,對(duì)于有消弧線圈的小電流系統(tǒng)采用5次諧波電流或零序電流有功功率方向檢測,而5次諧波電流比零序電流又要小20~50倍。 1.2干擾大、信噪比小 小電流系統(tǒng)中的干擾主要包括2方面:一是在變電站和發(fā)電廠的小電流系統(tǒng)單相接地保護(hù)裝置的裝設(shè)地點(diǎn),電磁干擾大;二是由于負(fù)荷電流不平衡造成的零序電流和諧波電流較大,特別是當(dāng)系統(tǒng)較小,對(duì)地電容電流較小時(shí),接地回路的零序電流和諧波電流甚至小于非接地回路的對(duì)應(yīng)電流。 1.3隨機(jī)因素影響的不確定 我國配電網(wǎng)一般都是小電流系統(tǒng),其運(yùn)行方式改變頻繁,造成變電站出線的長度和數(shù)量頻繁改變,其電容電流和諧波電流也頻繁改變;此外,母線電壓水平的高低,負(fù)荷電流的大小總在不斷地變化;故障點(diǎn)的接地電阻不確定等等。這些都造成了零序故障電容電流和零序諧波電流的不穩(wěn)定。 1.4電容電流波形的不穩(wěn)定 小電流系統(tǒng)的單相接地故障,常常是間歇性的不穩(wěn)定弧光接地,因而電容電流波形不穩(wěn)定,對(duì)應(yīng)的諧波電流大小隨時(shí)在變化。 2小電流接地系統(tǒng)接地信號(hào)裝置的分類 基于小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)具有的特點(diǎn),目前,小電流接地信號(hào)裝置的設(shè)計(jì)判據(jù)主要有以下8種:①反映零序電壓的大小;②反映工頻電容電流的大小;③反映工頻電容電流的方向;④反映零序電流有功分量;⑤反映接地時(shí)5次諧波分量;⑥反映接地故障電流暫態(tài)分量首半波;⑦信號(hào)注入法;⑧群體比幅比相法。3選線誤判原因分析 由于各種干擾的影響,特別是當(dāng)系統(tǒng)較小或是加裝自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈后,電容電流數(shù)值較小,接地點(diǎn)電弧電阻不穩(wěn)定時(shí),零序電流(或諧波電流)數(shù)值很小,可能被干擾淹沒,其相位不一定正確,從而造成誤判。工程上所采用的零序電流互感器精度太低。當(dāng)原方零序電流在5A以下時(shí),許多廠家生產(chǎn)的零序電流互感器,帶上規(guī)定的二次負(fù)荷后,變比誤差達(dá)20%以上,角誤差達(dá)20以上,當(dāng)一次零序電流小于1A時(shí)二次側(cè)基本無電流輸出,無法保證接地檢測的準(zhǔn)確度,且選線檢測裝置用的電流變換器線性性能差,目前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的選線檢測元件大多按保護(hù)級(jí)選擇,保護(hù)級(jí)互感器在所測電流遠(yuǎn)小于額定電流值時(shí),綜合誤差難以滿足要求,兩級(jí)電流變換元件的總誤差是造成現(xiàn)場誤判的主要原因。工程實(shí)際中使用的零序?yàn)V序器的線性測量范圍超出了實(shí)際可能的接地電容電流。 3.1零序電流互感器誤差分析 零序電流互感器的工作條件屬于套管型(或稱母線型)電流互感器,這種電流互感器原方無繞組,而是將被測回路的導(dǎo)體(引線套管或匯流排)或電纜穿過它的內(nèi)孔,作為原方繞組,因而僅有1匝。套管型電流互感器在其原方電流小于100A時(shí)已不能保證準(zhǔn)確度,一般的電流互感器在制作時(shí),額定電流400A以下多采用多匝式結(jié)構(gòu),這是因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯恼`差決定于它的鐵心所消耗的勵(lì)磁安匝I0N1(磁勢)占原方繞組總勵(lì)磁安匝I1N1(磁勢)的百分?jǐn)?shù),對(duì)于同一臺(tái)鐵心,在相同的原方電流下,原方繞組匝數(shù)越少,誤差越大。套管型(或稱母線型)電流互感器原方繞組僅有1匝,原方電流里激磁電流占的比例較大,造成較大誤差[1]。而零序電流互感器實(shí)際應(yīng)用在小電流接地系統(tǒng)中,其原方電流值均很小,正常運(yùn)行時(shí)其原方基本無電流,出現(xiàn)接地故障時(shí)其原方電流(故障電流)也很小,一般在10A以下。如該系統(tǒng)接地故障電流大于.10A時(shí),規(guī)程規(guī)定要裝設(shè)消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償,帶有消弧線圈補(bǔ)償時(shí)接地故障電流更小,一般小于2~5A(可小到0.2~0.5A)。在這樣小的原方電流下常規(guī)零序電流互感器的變比和相角誤差均很大,所以一般各互感器生產(chǎn)廠家對(duì)零序電流互感器均不能給出變比,也無誤差保證指標(biāo)。從零序電流互感器的實(shí)際一、二次電流變化曲線(變比曲線)中可知:零序電流互感器的電流變比值隨一次電流值變化很大,而一次電流在小于1A時(shí),已經(jīng)不能再給出具體的二次電流輸出值。 經(jīng)實(shí)際測量,在原方零序電流為5A以下時(shí),各廠家生產(chǎn)的零序電流互感器,帶上規(guī)定的二次負(fù)荷后,變比誤差達(dá)20%~80%,角誤差達(dá)10~50使得利用零序電流大小與方向、零序電流中5次諧波電流大小與方向和零序有功、無功功率原理的接地檢測裝置和微機(jī)保護(hù)無法保證接地檢測的準(zhǔn)確度。 3.2零序?yàn)V序器的誤差分析 工程實(shí)際中使用的零序?yàn)V序器大多為三相保護(hù)用電流互感器的組合,即用三相保護(hù)電流合成零序電流,眾所周知零序?yàn)V序器本身固有的不平衡輸出使其準(zhǔn)確性較低,而且一般保護(hù)用電流互感器在一次電流低于50%額定電流值時(shí)誤差已不能保證[3]隨著系統(tǒng)容量的增大考慮到電流互感器飽和的原因,保護(hù)所使用的電流互感器的變比逐漸增大,額定一次電流值多大于等于600A,因此在接地電容電流小于10A的小電流接地系統(tǒng)使用零序?yàn)V序器,單相電容電流僅為保護(hù)用互感器一次額定電流的0.6%,互感器綜合誤差根本無法保證。 3.3微機(jī)檢測裝置的測量誤差 目前典型的微機(jī)選檢裝置的電流變換器均按普通保護(hù)級(jí)選擇,額定電流為5A或1A,其線性范圍為0.1~201N,而實(shí)際使用中的輸入電流在幾十毫安左右,遠(yuǎn)超出它的線性范圍。以IN=5A為例,當(dāng)系統(tǒng)取最大接地電容電流10A,零序電流互感器或零序?yàn)V序器取較小值60(300/5)時(shí),二次側(cè)的電流值為0.16A;當(dāng)接地電容電流值為2A時(shí),二次側(cè)的電流值為0.03A;二次側(cè)電流值均小于0.1IN(0.5A),超出電流變換器的測量線性范圍。 4工程中采取的措施 通過以上分析可知,測量環(huán)節(jié)的綜合誤差是目前各種微機(jī)選線裝置誤判的主要原因,工程應(yīng)用中盡量使參數(shù)配合適當(dāng),減小測量環(huán)節(jié)的綜合誤差,有效提高小電流接地選線系統(tǒng)的選線準(zhǔn)確率。工程中一般采取的有效措施包括: 1)盡量選擇準(zhǔn)確度高的專用零序電流互感器,額定原方電流的選擇應(yīng)保證系統(tǒng)出現(xiàn)最大接地電容電流時(shí)能處在零序電流互感器的線性范圍內(nèi)(準(zhǔn)確限值),原方電流的線性測量范圍應(yīng)向下延伸到0.2A左右,用以適應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)。 2)零序?yàn)V序器應(yīng)盡量使用變比較小的計(jì)量級(jí)(最好為S級(jí))電流互感器組合而成,較小的變比可使電容電流的二次值較大,有利于檢測裝置的電流變換器采集電流值,S級(jí)使電流互感器的測量精確線性范圍更寬,有利于測量較小的電容電流。工程實(shí)踐中不宜與計(jì)量系統(tǒng)合用同一電流互感器線圈。 3)微機(jī)檢測裝置的電流變換器的線性測量范圍應(yīng)與互感器的二次輸出值配套,工程實(shí)踐計(jì)算經(jīng)驗(yàn)表明:零序電流互感器的二次側(cè)電流一般為mA級(jí),電流變換器的線性測量范圍應(yīng)以mA級(jí)起步,例如:CSL-200E系列保護(hù)零序最小檢測電流為6mA;德國西門子7SJ系列保護(hù)的高靈敏接地保護(hù)的零序最小檢測電流為3mA 4)使用接線中盡量減小誤差和電磁干擾影響,二次電纜采用屏蔽電纜,屏蔽層兩端接地。在安裝零序電流互感器時(shí)標(biāo)有"P1"(或"L1")端應(yīng)朝向高壓母線,零序電流互感器與母線之間不應(yīng)有接地點(diǎn),即高壓電纜外皮的接地線應(yīng)穿過互感器在線路側(cè)接地,當(dāng)電纜穿過零序電流互感器時(shí),電纜頭的接地線應(yīng)通過零序電流互感器后接地,由電纜頭至穿過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。 5結(jié)論 隨著技術(shù)的進(jìn)步,小電流接地選線系統(tǒng)的功能漸趨完善,只要選擇原理與系統(tǒng)相適應(yīng)的設(shè)備,在工程中盡量減少測量環(huán)節(jié)的綜合誤差,采取一定的抗干擾措施必將大大提高目前的接地選線準(zhǔn)確性和可靠性。 第 6 頁 共 6 頁- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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