MN98型小电流接地装置探讨1.doc

MN98型小电流接地装置探讨(韩中华)(山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西 晋城 048006)摘要：文章分析了MN98型小电流接地装置的技术特点、硬件说明及基本工作原理，并对其安装、操作及维护做了详细的阐述。关键词：小电流接地装置 谐波 接地故障 事故记录1概述近十年来，我国大力进行城乡电网改造，电网规模不断扩大。城市电网大量采用电缆线路供电，这就使得配电网的对地电容不断增加，因而采用消弧线圈接地的配电网日益增多。但是消弧线圈电流补偿接地电容电流后，给寻找接地故障线路带来了麻烦，因为无论依据基波电流的大小还是方向，都难以区别接地故障和非接地故障线路。一般配电网母线电压中含有约1%的五次谐波分量，由于电容对五次谐波的容抗比基波小五倍，因此，接地电容电流中约有5%的五次谐波分量，而消弧线圈电流中的五次谐波分量极小，对接地电流中的五次谐波分量基本上不起作用。因此可以断言，在消弧线圈接地的辐射形配电网中，接地故障线路零序电流的五次谐波分量与非接地故障线路方向相反，其数值也明显大于非接地故障线路。MN98型小电流接地装置的基本原理就是判别出线路零序电流五次谐波分量的大小和方向。由于采用了精密的模拟带通滤波器将五次谐波分量放大100倍而抑制基波及其他谐波，再加以数字滤波提取五次谐波分量，因而用于消弧线圈接地系统具有良好的选择性和灵敏度。2技术特点21 MN98型小电流接地装置采用内置汉字库的液晶显示模块，该字库内含8000多个国标一、二级简体汉字。不仅汉字显示内容丰富而准确，而且可以“量身定做”，显示接地故障线路的汉字名称。22 电流回路接线错误和零序不平衡电流太大是引起误选线的两大原因，本装置可以自动检测电流回路极性是否一致，自动检测电流互感器的变比，可以显示每条线路五次谐波（不平衡）零序电流的数值，即可以通过测试，消除引起误动作的原因，因而可以大大提高装置的正确选线率。23 可以自动存储99次接地故障信息，装置失电后信息不会丢失。24 适用于各种小接地电流的辐射形配电网，特别是消弧线圈接地系统。25 装置的体积很小，可以安装在开关柜上。26 采用精密模拟带通滤波器和数字滤波技术，放大及提取五次谐波电流，抑制基波及其他谐波，使得本装置对于接地故障具有良好的灵敏度和选择性。27 串行通信可切换成RS-232，RS-422，RS-485接口，所有接口都采用了隔离的直流电源，输出、输入端为光电耦合连接。通信波特率可任选。3硬件说明31 机箱32 总体布置在机箱中插在背板上共有四个插件，正视从左到右依次为主机板、输入板I、输入板和电源及输出板。33 主机板主机板是装置的核心，单片机、存储器、实时钟、模数变换器、多路开关、通信模块及辅助接口电路都装在此板上。34 输入板输入板共二块，完全相同。每块板装有有八个独立的电流输入回路，包括中间变流器、带通滤波器和采样保持器。35 电源和输出板本板含有功能不同的三部分：第一部分为开关电源，它将220V的交流或直流变成+5V、15V和24V三组电压供数字回路、模拟回路和驱动继电器之用。第二部分为两路独立的零序电压输入回路，包括中间变压器、低通滤波器和采样保持器。装置提取零序电压中的基波分量作起动接地选线及发接地故障信号之用。第三部分为信号继电器及其驱动光耦。共有两路，采用常闭接点的继电器K1在装置有自检故障及操作电源消失时输出两对闭合接点，采用常开接点的继电器K2在系统接地故障时零序电压起动后输出两对闭合接点。4基本作用原理当装置测得的母线零序电压基波分量大于整定动作电压后，在发系统接地信号的同时起动选线程序。选线程序先提取并算出各路零序电流中五次谐波分量的数值，然后比较其大小，选出电流最大的三路，当最大电流线电流值大于次大电流线电流的4倍以上时，即确定其为故障线路；否则再比较此三路电流的方向，如三路电流方向一致，则定为母线或区外接地。如三路电流方向不一致，理论上接地故障线应为电流单一方向，数值最大，但由于各种误差，可能不能同时满足两个条件。在此情况下，我们兼顾了两个条件，但要分别主次，即如最大电流线电流明显大于次大电流线，则判最大电流线为故障线，否则判单一方向电流线为故障线。5设计和安装51 电流互感器的选择 不宜由三相电流互感器的中性线取得零序电流，因为零序不平衡电流太大，影响正确选线。也不宜采用原与电磁继电器配套的电缆型零序电流互感器，因其二次线圈匝数随铁芯大小而改变，无额定变比。应当采用微机保护专用的电缆型零序电流互感器。该系列互感器二次线圈匝数皆为100，而且铁芯由两半合成，可在不破坏原电缆头情况下在现场拆装。该系列互感器还在结构上采取了措施以减小由三相负荷电流引起的零序不平衡电流。为了装设电缆型零序电流互感器，所有架空出线应在首端加设一段电力电缆作为过渡。52 零序电流互感器的安装 零序电流互感器安装处距电力电缆头三相分叉处的距离不得小于200mm，互感器窗口中心应基本上与电缆中心重合，以减少由于三相与铁芯距离不对称而感生的零序磁通。为防止流经电缆皮的电流成为零序电流，零序电流互感器上部之电缆头、电缆的导电外皮及接地线等应对地绝缘，电缆头接地线应穿过互感器。53 零序电流互感器至本装置的连线可以用双芯屏蔽电缆。每个互感器二次回路总阻抗不应超过1，只应在一点接地。最好采用三芯电缆，用其二芯接电流回路，第三芯在装置侧接地，另一侧对地绝缘，这样可以减少干扰水平。54 二次回路的电缆应远离大电流回路，不得与电力电缆平行敷设。6现场测试电流互感器回路的设计及安装是否正确对于装置能否正确选择接地故障线路是至关重要的，正确的现场测试又是检验设计安装是否正确的重要手段，因此应予以特别重视。测试项目如下：61 电流回路数值校验用1根辅助导线穿过尽可能多的零序电流互感器，如果250HZ电流发生器容量足够大，则加入较大250HZ电流（注意电流发生器不允许短路），使按变比计算流入本装置的电流为10mA，在主菜单“电流回路数值校验”项闪烁时，按“确认”键后，即可显示电流数值不正确的线路号。如果无法产生足够大的250HZ电流，则可加任意较大的250HZ电流，执行主菜单的“测各路250HZ电流”项，由显示的电流值估算电流互感器的变比是否正确。62 电流回路极性校验用1根辅助线按相同方向穿过三路以上零序电流互感器的窗口，加入250HZ电流（注意：应串1W，50左右的电阻）使按变比计算流入本装置的电流不小于0.2mA，在本装置主菜单“电流回路极性校验”项闪烁时，按“确认”键后即可显示“极性正确”，或“极性不正确”的线号。每次试验串入的互感器应尽可能地多。每个互感器都应试到，最终保证所有电流回路极性一致。63 现场试验注意事项本装置电流回路属弱电电路，部分导电体为印制板敷铜皮，不可施加大电流，以免烧坏印制板。为保证正确选线，单独加250HZ电流不应超过30mA，单独加工频电流不应超过500mA。7发生接地故障时的事故记录当系统发生接地故障时，红色信号灯常亮，接地故障信号继电器动作，输出两对闭合接点。液晶则显示故障开始时间、母线零序电压和接地故障线路编号，如果用户在订货时提出要求并及时提供了有关资料，还可以显示故障线路的名称（随后为其编号）。由于数据较多，DMP355A型的故障显示分为两幅，交替显示，按住“选显”键可保持当时显示不切换。故障消除后，液晶恢复正常显示，但红色信号灯及信号继电器并不复归，直至按“复位”键或通过通信口远方复位。8结语在我国，利用零序电流中的五次谐波分量判别消弧线圈补偿的辐射形配电网的接地故障线已有四十多年的历史，其运行经验是成功的，但是确实也有误动作情况，究其原因，首先是接地选线装置未能很好地滤除基波，提取五次谐波，其次是电流互感器选择或安装不正确，导致零序不平衡电流太大。我们只有对其进行更加深入地研究，不断提高自己对小电流接地装置的理解，才能实现电网调度自动化和现场运行管理现代化，保证电网安全稳定运行。MN98-type of small current grounding deviceAbstract: This paper analyzes the MN98-type small current grounding devices, technical characteristics, hardware descriptions and the basic working principle, and its installation, operation and maintenance done in detail.关键词：Keywords:小电流接地装置small current grounding device 谐波H