研究10KV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地选线技术

研究10KV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地选线技术

邓海宏（佛山市劲能电力工程有限公司广东佛山528200）

Researchingtechniqueof10KVdistributionnetworkneutralpointremovingarccoilandparallelresistancegroundinglineselectionDengHai-hong

(FoshanJinnengPowerEngineeringCo.,Ltd.FoshanGuangdong528000)【Abstract】Toeffectivelyovercome10KVdistributionnetworkneutralpointgrounding,groundandbythecoilresistancegroundinglineselectionofthreegroundingproblemsarenotallowedtoputforwardaneutralpointarcsuppressioncoilgroundingresistance.Operatingexperienceshowsthatselectingdevicehasaverygoodalignmentaccuracybythepowersystemoperationwelcome.【Keywords】Smallcurrentgroundingsystem;Coiltoremovingarcs;Parallelresistance;Groundinglineselection

1.引言随着我国经济的快速发展，电力事业也得快速发展。与此同时对配电系统运行的可靠性、安全性以及经济性提出了越来越高的要求，因此配电网必须配备相应的配电网自动化设备来提高供电的可靠性，从而保证电能质量和管理水平。根据资料统计，配网系统中80％以上的故障发生在用户侧，在线路主干线上发生故障的几率较小。因此，有效的实现配网用户侧的故障隔离可以大大的提高配电网供电的可靠性、安全性和经济性。对于配电网的单相接地故障来说，虽然故障选线和故障指示在一定程度上可以提高配电网运行的可靠性，但是若不将故障点及时隔离，不仅会使非故障区段用户的供电可靠性降低，而且长期带故障运行会使全网非故障相的对地电压上升，易引发电网绝缘薄弱环节的击穿，甚至导致相间短路，造成事故的扩大；对于短路故障来说，如果单纯依靠变电站出线的速断保护以及重合闸装置来盲目地进行故障线路的切除，不仅大大降低了配电网的供电可靠性，而且对电网的冲击较大。鉴于目前配电网中各种常规微机小电流接地选线装置普遍存在选线不准确的问题,一种新型接地选线方式——中性点经消弧线圈并联电阻接地方式被提出，下面就并联电阻接地选线及其运行情况进行分析讨论。

2.小电流接地选线装置及其原理、不足常规微机小电流接地选线装置的工作原理与实现方式因厂家不同而各异,目前运用较普遍的主要有以下几种：图12.1有功分量法该方法在判别故障接地线路时,将一阻尼电阻与消弧线圈串联。此时接地故障线路中将包含有阻尼电阻所产生的有功电流分量;而非故障接地线路中将不会含有有功电流分量。利用该有功电流分量,即可实现对接地故障线路的判别。该有功电流分量与接地点的过渡电阻的大小有关,过渡电阻越大,则有功电流分量越小,故该方法对于判别高阻接地比较困难。图22.2零序功率方向原理当发生单相接地故障时,小电流接地系统中的故障线路和非故障线路的零序电流的方向不同。前者滞后零序电压90°;而后者则领先零序电压90°。以此为基础即可以构成零序功率方向接地保护。缺点是:考虑接地点过渡电阻(不断随时间变化)的影响,流过故障接地线路上的零序电流不可能正好滞后零序电压90°,而是处于0～90°之间的某一个角度并不断变化,经常会出现误判现象。2.3零序电流绝对值整定原理利用每一条线路上零序电流I0的绝对值与一整定值进行比较完成选线。它易受系统运行方式、线路长短等许多情况的影响而导致误选、多选、漏选,且在中性点接消弧线圈的情况下无法实现准确选线。2.4故障线路零序电流最大原理采用故障接地线路中的零序电流幅值最大进行判线。无消弧线圈系统采用基波分量;有消弧线圈系统则采用五次谐波分量。缺点是在线路长短相差悬殊且出线数较少的情况下容易造成误判。2.5暂态零序电压电流方向原理利用故障瞬间(首半波)接地故障点流过的故障电流中的自由分量一般较强制分量(或稳态分量)大得多的特点进行选线。缺点是:(1)暂态故障电流的首半波自由分量的大小与故障瞬间的初始电压的大小和相位有关。当初始电压U(t)≈0时,自由分量很小,会造成装置拒动。(2)过渡电阻的大小同样也会影响首半波自由分量的大小,使首半波的电流大小呈不确定,同样也会使得判线更加困难。2.6零序导纳法接地选线装置其原理是利用故障前后线路零序导纳的变化来判别接地故障线路。缺点是:(1)对于当接地点的过渡电阻在一个比较长的时间内逐渐缓慢变化的情况,有可能会造成判线失败。(2)对于高阻接地判线较为困难(因为相应此时的零序导纳的变化较小)。2.7残流增量法在系统发生单相接地后,把各线路的零序电流采集下来,然后将消弧线圈的电感值改变一档,再把各线路的零序电流采集一遍,求出各线路在消弧线圈的电感值调档前后零序电流的变化量,其中调档前后零序电流的变化量最大者即为接地线路。因为它基本上等于消弧线圈调档前后电感电流的改变值,而其他线路也基本上保持不变(或变化很小)。利用这一点就可以对故障接地线路作出判别。缺点是:残流增量的大小与接地点的过渡电阻大小有关。过渡电阻越大,则残流增量越小,因此它对于高阻接地的判别还是比较困难的。综合上述各种选线原理及其装置,从目前的运行情况来看,各种小电流接地选线装置的选线效果并不十分理想。根据实际使用单位反映,多数选线装置的选线成功率在40～50%左右,这样的选线成功率距实用还有距离。

3.消弧线圈旁加并联电阻的选线装置原理在实际选线过程中,由于有功电流太小,还有零序电流互感器(CT)等因素,选线准确性仍有一定的限制。为了保证选线的准确性,在消弧线圈旁通过开关并联一个电阻,发生单相接地后,若为瞬时性接地,消弧线圈可以立即对电容电流进行补偿,将残流控制在安全范围内,使故障得以自动消除。若是永久性接地故障,延后一段时间后即投入该并联电阻,通过有功电流的变化进行选线,由于投入电阻产生的有功电流比较大,选线准确率就较高。选线结束后立即切除并联电阻,通流时间小于1s。选线原理如图1所示。当发生永久性单相接地故障时,与消弧线圈并联的电阻R通过开关Q接入,使流过故障点的电流I显著增大。即I=IR+IL+IC。因为电感电流与电容电流相互补偿,故IL+IC≈0,因而I≈IR可见只要电阻R取值合适,就可以使流过故障点的有功电流分量达到足够大,从而使流过该故障线路的零序电流明显增大以区别于其他非故障线路,由此即可检出该故障线路。当判线完成后,再将开关Q重新打开。上述装置的工作流程图如图2所示。

4.某市区10KV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地的运行小结新华变电所建于1995年,三主变四母线接线,现有10KV出线数分别为9/5/5/10回,零序电流采用3CT法构成。上述变电所的10KV配电网基本上实现了导线的绝缘化。由于该变电所的接线较为复杂,采用3CT的零序过滤器的背景噪声较大,为考核电阻选线的效果,采用电阻选线的方案投运。现将2001年11月至2002年4月的运行情况简列如表1。电用选线为450从表1中上述有限的运行记录可以发现:(1)单相接地故障的发生还是相当频繁的。(2)如果能够控制10KV线路的单相接地电流,电缆线路也具有一定的带接地故障运行的能力,上述接地故障中最长的一次曾带故障运行3h。为故障点的排查和隔离争取了时间。(3)并联电阻选线装置,6次中正确选线5次,而另一次开始瞬间选线正确,后面选线不正确，能比较准确地选出接地线路。(4)2002年3月27日新华屏风436线接地时电阻选线首选为经哲450线,实际接地的屏风436线排第二,从接地时的线路数据可以看出,436线的电流增量远大于其他线路,且为正向,电流的相位也已达到169°,明显为接地线路。造成首选误报的原因在于:①三相流变特性不匹配。②经哲线确实存在对地绝缘不良问题。从运行情况来看,消弧线圈采用并联电阻选线的方案,既能获得因使用消弧线圈带来的种种优点,又能快速准确地检出接地线路,避免停电范围的扩大。这对进一步提高供电可靠性、保证供电质量具有很大好处。