小电流接地系统单相接地故障检测技术

小电流接地系统单相接地故障检测小电流接地系统单相接地故障检测 技术技术 1 引言引言 电力系统的接地处理方式主要有直接接地 电抗接地 低 阻接地 高阻接地 谐振接地 又称消弧线圈接地 和不接地 前 三种称为大电流接地系统 后三种称为小电流接地系统 我国 3 66kv 电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地 的运行方式 即为小电流接地系统 该系统最大的优点是发生 单相接地故障时 并不破坏系统电压的对称性 且故障电流值 较小 不影响对用户的连续供电 系统可运行 1 2h 但长期 运行 由于非故障的两相对地电压升高 1 732 倍 可能引起绝 缘的薄弱环节被击穿 发展成为相间短路 使事故扩大 影响 用户的正常用电 同时 弧光接地还会引起全系统过电压 进 而损坏设备 破坏系统安全运行 因此 当发生单相接地故障 时 必须及时找到故障线路予以切除 2 目前的检测方法及存在的问题目前的检测方法及存在的问题 1 绝缘监察装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感 器 其一次线圈均接成星形 附加二次线圈接成开口三角形 接成星形的二次线圈供给绝缘监察用的电压表 保护及测量仪 表 接成开口三角形的二次线圈供给绝缘监察继电器 系统正 常时 三相电压正常 三相电压之和为零 开口三角形的二次 线圈电压为零 绝缘监察继电器不动作 当发生单相接地故障 时 开口三角形的二次端出现零序电压 电压继电器动作 发 出系统接地故障的预告信号 这是以前常规变电所使用最多 应用最广泛的绝缘监察装 置 其优点是投资小 接线简单 操作及维护方便 其缺点是 只发出系统接地的无选择预告信号 不能准确判断发生接地的 故障线路 运行人员需要通过推拉分割电网的试验方法才能进 一步判定故障线路 影响了非故障线路的连续供电 不能满足 日益发展的城乡经济对供电可靠性的要求 基于上述原因 我 国从 50 年代末就开始研制小电流接地自动选线装置 提出了多 种选线方法 并开发出了相应的各种装置 2 各种选线原理分析 稳态分量法 稳态分量法又分为零序电流比幅法 零序 电流相对相位法 以及群体比幅比相法 零序电流比幅法利用的是流过故障元件的零序电流在数值 上等于所有非故障元件的对地电容电流之和 即故障线路上的 零序电流最大 所以只要通过比较零序电流幅值大小就可以找 出故障线路 但这种方法不能排除 ta 不平衡的影响 受线路长 短 系统运行方式及过渡电阻大小的影响 且系统中可能存在 某条线路的电容电流大于其它所有线路电容电流之和的情况 装置易发生误动 不适用于经消弧线圈接地的系统 零序电流相对相位法是利用故障线路零序电流与非故障线 路零序电流流动方向相反的特点 分别从线路流向母线或由母 线流向线路 就可以找出故障线路 但这种方法在线路较短 零序电压 零序电流值较小时 相位判断困难 不能适用于谐 振接地时完全补偿 过补偿运行方式 群体比幅比相法是综合利用零序电流比幅法和零序电流相 对相位法 先进行零序电流比较 选出几个较大的作为侯选 然后在此基础上进行相位比较 选出方向与其它不同的 即为 故障线路 该方法在一定程度上解决了前两种方法存在的问题 但同样不能排除 ta 不平衡及过渡电阻大小的影响 以及相位判 断的死区 仍不适用于经消弧线圈接地的小电流系统 谐波分量法 谐波分量法分为 5 次谐波大小和方向 各 次谐波平方和等方法 5 次谐波大小和方向法 当单相接地故障时 由于故障点 线路设备的非线性影响 在故障电流中存在着谐波信号 其中 以 5 次谐波为主 经消弧线圈接地系统的消弧线圈是按照基波 计算的 消弧线圈相当于处于开路状态 可忽略消弧线圈对 5 次谐波产生的补偿效果 再利用 5 次谐波电容电流的群体比幅 比相法 就可以解决经消弧线圈接地系统的选线问题 但故障 电流中 5 次谐波含量较小 小于故障电流 10 且受 ta 不平衡 电流和过渡电阻的影响 选线的准确度也不是很稳定 各次谐波平方和方法是将 3 5 7 等谐波分量求和 再根 据谐波理论进行选线 虽然能在一定程度上克服单次谐波信号 小的缺点 但不能从根本上解决问题 利用接地故障暂态过程的选线法 即暂态分量法 暂态 分量法可分为首半波法和基于小波分析法 首半波法是基于接地发生在相电压接近最大瞬间这一假设 此时故障相电容电荷通过故障相线路向故障点放电 故障线路 分布电容和分布电感具有衰减特性 该电流不经过消弧线圈 所以暂态电感电流的最大值相应于接地故障发生在相电压经过 零瞬间 而故障发生在相电压接近于最大值瞬间时 暂态电感 电流为零 此时的暂态电容电流比电感电流大得多 利用故障 线路暂态零序电流和电压首半波的幅值和方向均与正常情况不 同的特点 即可实现选线 但这种方法存在前提条件是故障需 发生在相电压接近最大值瞬间 不利于在具体工程中实施 基于小波分析法是利用小波分析可对信号进行精确分析 特别是对暂态突变信号和微弱信号的变化比较敏感 能可靠地 提取出故障特征 小波变换是把一个信号分析成不同尺度和位 置的小波之和 利用合适的小波和小波基对暂态零序电流的特 征分量进行小波变换后 易看出故障线路上暂态零序电流特征 分量的幅值包络线高于非故障线路 且其特征分量的相位也与 非故障线路相反 这样就构造出利用暂态信号进行接地选线的 判据 但电力系统的实际运行是复杂多变的 需综合分析母线 零序电压和各出线零序电流的小波变换参数 才有助于对故障 线路的准确选线判断 接地选线和消弧线圈自动补偿一体化的选线方法 为降低单相接地电容电流过大造成的各种危害 在配电 网的中性点装设消弧线圈 消弧线圈的电感电流补偿了单相接 地电容电流 却使以群体比幅比相法的接地选线装置丧失了选 线作用 近几年 虽然有针对中性点消弧线圈接地而发展的选 线装置 但由于采集单相接地信号很困难 在实用中误判率较 高 采用微机控制和动态改变接地电感 可解决补偿和选线的 矛盾 在系统发生单相