变压器铁芯接地电流理论分析ppt课件

1、小电流接地缺点监测技术小电流接地缺点监测技术山东理工大学科汇电气技术研讨所徐丙垠主要内容主要内容u概述u小电流接地缺点信号特征u稳态电气量选线方法u暂态电气量选线方法u瞬时性接地缺点监测u结论一、概述一、概述u小电流接地缺点：指小电流接地系统中性点非有效接地系统的单相接地缺点。u小电流接地缺点选线，又称小电流接地维护，选出带有接地缺点的线路，给出指示信号。u小电流接地缺点选线难，主要难在谐振接地系统。小电流接地系统中性点不接地绝缘系统IL谐振消弧线圈接地系统小电流接地系统的优点小电流接地系统的优点u主要防止接地缺点跳闸，提高供电可靠性。u大部分情况下，接地电弧可以熄灭，电网自动恢复正常运转。u

2、接地电流小，可防止事故进一步扩展。u沿海某地变电所统计数据：u采用小电流接地运转方式，10kV线路平均每年跳闸27次。u改造为经小电阻接地之后平均每年跳闸46次u采用小电流接地运转方式跳闸率减少近50% 小电流接地系统存在的问题小电流接地系统存在的问题u非缺点相电压升高，危害电网绝缘。u正常情况下，非缺点相电压升高1.732倍。u接地点间歇拉电弧，线路电容反复充放电，电压升高可达3.5倍。u接地电弧长期存在，能够烧坏接地点绝缘，呵斥相间短路缺点。小电流接地系统存在的问题续小电流接地系统存在的问题续u继电维护配置困难：u缺点电流微弱，接地电弧不稳定，接地缺点选线的问题不断没有得到很好地处理；u许

3、多供电部门依然采用拉路法选择接地线路。供电瞬时中断，影响用户用电设备正常任务，甚至能够呵斥停电事故。中压配电网中性点接地方式的选择中压配电网中性点接地方式的选择u是目前行业上关注的关键技术问题之一u不是一个简单的技术经济问题。u思索问题的角度很重要：u对电网运转管理的影响u用户角度：供电可靠性、电能质量电压骤降u思索运转方式：N-1要求u小电阻接地方式一度遭到推崇：u电网规模的扩展、电缆线路的广泛运用，使缺点电流增大，接地电弧难以自行熄灭，难以表达小电流接地方式的优势。u继电维护配置简单，选择性好。发生接地缺点时维护瞬时动作，切除缺点线路，减少过电压危害。中性点接地方式选择续中性点接地方式选择

4、续u近年来，小电流接地方式又引起了人们的注重：u电力市场化，对供电可靠性要求不断提高。u消弧线圈自动调谐技术的运用，可以准确地补偿电容电流，使接地点电流尽能够的小，提高了电弧自动熄灭的几率。u小电流接地缺点选线技术获得了艰苦进展u统计数听阐明：电缆网络也存在大量的瞬时性缺点国际上情况国际上情况u法国u早期采用中性点不接地或消弧线圈接地方式u1960年代推行小电阻u1990年代改为谐振接地u发明了PDTR选线法u英国u中压电网中性点主要采用大电流接地方式u英格兰北部的约克郡York)电力公司已对50个变电所中压配电网进展了消弧线圈接地改造国际上情况续国际上情况续u意大利u中压配电网中性点主要采用

5、不接地方式u采用瞬时短接接地相母线的方法消弧、选线u接地瞬间缺点电流大，灭弧效果不理想。u2000年以来实施谐振接地改造工程，已有25%的变电所完成改造。u采用可调消弧线圈后，接地缺点引起的供电中断减少50%以上。u采用固定调谐消弧线圈，接地缺点引起的供电中断减少26%以上。u德国：u广泛运用谐振接地方式u供电可靠性很高国内情况国内情况u有人主张城市电缆配电网络采用小电阻接地u深圳、广州、北京等地的部分电缆网络采取了小电阻接地方式建议：尽量采用谐振接地方式建议：尽量采用谐振接地方式二、小电流接地缺点信号特征二、小电流接地缺点信号特征2.1稳态分析稳态分析A相接地后,接地相电压为零,非缺点相电压

6、升高1.73倍,零序电压与缺点前缺点点电压大小相等，极性相反。接地点电流是正常运转时三相对地电容电流的算术和。EAECEBUB0UC0U0ABCoIcIfIc中性点不接地电网中性点不接地电网零序等效网络零序等效网络 中性点不接地电网零序电流、电压中性点不接地电网零序电流、电压关系关系u缺点线路零序电流是一切非缺点元件线路电容电流之和，方向是由缺点点流向母线。u非缺点相零序电流等于线路本身电容电流，方向由母线流向缺点。u缺点线路电流大于非缺点线路，二者反极性。IhIf谐振接地电网谐振接地电网零序网络零序网络 消弧线圈接地电网零序电流、电压消弧线圈接地电网零序电流、电压关系关系IhIfLu过补偿形

7、状下，缺点线路电流方向与非缺点线路一致，由母线流向缺点点，幅值往往也小于非缺点线路。u缺点线路电气量失去“独一性特征，这是谐振接地系统小电流接地缺点选线难的根本缘由。 2.2暂态分析暂态分析 暂态过程：缺点相电压忽然降低引起的放电电流，不经过电源流向缺点点，频率在数千赫兹，衰减快；缺点相电压忽然升高，引起的电容充电电流，经过电源构成回路，频率数百赫兹，衰减慢。ABCIf放电充电u分析暂态过程需求运用变换矩阵是实数的模变换法u实践工程中，普通运用卡伦包尔Karenbauer变换。u模量1、2是两相导体A、B相与A、C相之间流动，参数与正序网络一致。u模量0在三相导体与大地之间流动，参数与零序网络

8、一致。 接地电流计算复合模网接地电流计算零序简化等效电路L等于2倍的线模正序电感，R是3倍的过渡电阻加上线模正序电阻。e(t)是虚拟电压源，与缺点前缺点点电压大小相等，方向相反。接地电阻较小时等效电路。充电过程短暂，可以忽略消弧线圈影响。)sinsin(00ttecUitmf缺点发生在电压最大值时电流：LR2001LC-衰减系数-回路自在振荡频率u暂态电流远大于稳态电容电流。暂态最大电流与稳态电容电流之比，可到达几倍到十几倍。u暂态最大电流值与缺点时电压相角有关。普通缺点都发生在电压最大值附近。u暂态电流值不受消弧线圈的影响。暂态接地电流特点暂态接地电流特点 u0 i0 接地电阻较大时等效电路

9、。充电过程长，可达数十个ms，可以忽略串联电感的影响。接地电阻比较大时，零序电压缓慢上升。间歇性接地拉弧景象间歇性接地拉弧景象u缺点点往往在电压峰值时击穿，电流过零时熄弧，在电压出现另一次峰值时又击穿，能够在一段时间后消逝，也有能够继续发生。u小电流接地系统对接地缺点续流才干差，缺点点电流微弱，易出现间歇性接地缺点景象。u永久接地缺点，由于接地电流小，也存在接地电弧不稳定景象，缺点电流有效值及过渡电阻在一个周波内变化较大。间歇性瞬时性接地缺点录波图间歇性瞬时性接地缺点录波图三、稳态电气量选线方法三、稳态电气量选线方法基于稳态工频量的方法基于稳态工频量的方法u零序电流继电器u零序电容无功功率继电

10、器u零序电流幅值、相位群体比较法u负序电流比较法u优点：简单易行u缺陷：u稳态电流小，灵敏度低。u不能用于消弧线圈接地的系统u受缺点点不稳定影响基于五次谐波量的方法基于五次谐波量的方法u检测零序谐波电流、功率，检测缺点线路。u谐波量小，灵敏度低。u受缺点点不稳定影响有功功率法有功功率法u利用缺点线路零序有功功率大于非缺点线路且方向相反的特点选线u简单，不受消弧线圈影响。u有功功率含量小，受TA，TV误差影响，灵敏度得不到保证。投入中电阻法投入中电阻法u在中性点瞬间投入中电阻，使零序电流的有功分量明显加大，处理灵敏度问题。u实践是将小电流接地缺点转化为大电流接地缺点u带来的问题是使接地电流增大，

11、加大对接地点绝缘的破坏，能够导致事故扩展。对电缆线路来说，这一问题更为突出。 u施工复杂、本钱较高u瞬时改动消弧线圈调谐度的剩余电流增量法，与投入中电阻法类似。注入信号寻迹法注入信号寻迹法u注入225Hz信号，检测线路中信号电流，确定缺点点。u已在国内获得较广泛运用u需向系统注入信号，构成较复杂，投资大。u适用于电阻较小的稳定接地缺点缺点相瞬时短接法u发生接地缺点时，在母线处瞬间短接缺点相，使接地电流分流，自动熄灭。u利用短接开关投入前后零序电流的变化选择缺点线路u需求配备高压开关u灭弧效果不如谐振接地四、暂态电气量选线法四、暂态电气量选线法 u0 i0 暂态电流远大于稳态电容电流， 且不受消

12、弧线圈的影响。实践缺点零序电流波形缺点线路零序电流优点优点u暂态零序电流数倍于稳态值，有时达十几倍，灵敏度高。u不受消弧线圈的影响u不受缺点点不稳定的影响u可以检测瞬时性缺点4.1传统暂态选线方法-首半波法u1950年代国外提出零序电压电流初始极性比较法u1970年代国内研制出首半波法的接地维护安装u极性正确时间短，受电网参数、短路相角影响。u受当时技术条件限制，处置方法简单。u0i04.2 现代暂态选线法现代暂态选线法u计算机、微电子技术的开展，为开发暂态电气量选线新技术发明了条件。u行波测距技术已在输电线路中运用，获得了极大胜利，充分地表达出了暂态继电维护的生命力u自上世纪90年代起，利用

13、暂态电气量的选线法又引起了人们的注重。u已提出多种暂态选线方法u已开发出新型暂态法选线安装，实践缺点选线效果良好。u可自创稳态选线原理u缺点线路暂态零序电流幅值大于非缺点线路，极性相反。u比较暂态零序电流的幅值与极性选择缺点线路u问题：实际上不严厉，检测时间窗的选择没有根据。等效电路中用集等效电路中用集中电容代表线路中电容代表线路是有条件的！是有条件的！？ 在母线处检测的零模线路入端阻抗Zock的相频特性随频率而变化。在信号频率小于一临界频率s普通大于2000Hz时，线路可用一电容来等效。消弧线圈接地系统消弧线圈接地系统 u消弧线圈只对缺点线路电流产生影响u在频率大于一临界频率L时，缺点线路检

14、测的电流幅值大于任一健全线路，其流向也与健全线路相反 ，可以忽略消弧线圈影响。u普通选L为150赫兹即可满足要求。IhIfL利用暂态信号的缺点选线新方法利用暂态信号的缺点选线新方法u u首先确定被利用信号频带范围SFB，中性点不接地系统为0-h ；消弧线圈接地系统为 L h。u对暂态零序电压电流信号滤波处置，获得SFB分量 u对SFB频率分量来说，缺点线路幅值大于任何一条健全线路；缺点线路中零序电流或容性无功功率从线路流向母线，而健全线路中从母线流向线路。比较同一母线一切出线暂态零序电流的幅值均方根值，幅值最大者被选定为缺点线路。缺陷：不能确定母线接地暂态电流幅值比较法暂态电流幅值比较法IhI

15、fLIh暂态零序电流极性比较法暂态零序电流极性比较法u选择一个参考线路，假设参考线路只和某一条出线反极性，那么该出线为缺点线路；u和一切出线都反极性那么参考线路为缺点线路；u和其他一切出线都同极性那么为母线接地缺点。 IhIfLIh暂态容性无功功率方向方法 利用零序容性电流方向，即暂态零序电压、电流间关系，可以选择缺点线路。定义： 对健全线路k有： 而对缺点线路i有： 缺点与非缺点线路 q(t)极性相反，判别q(t)极性可以识别缺点线路。u0i0首半波法-初始极性相反新方法-极性永远相反u0i0 为充分利用缺点后一切暂态信息及添加抗干扰才干，可对参量qt(t)在一段时间0-T内进展积分 得到参

16、量Eq(t)： 维护判据可定为： 暂态容性无功功率方向维护算法可表示为： 不需求比较各条出线电气量，仅根据本线路电气量即可确定能否缺点线路。4.3 XJ-100小电流接地缺点监测系统小电流接地缺点监测系统 选线安装采集缺点信息、选择缺点线路、上报选线结果。 分析机主要用于存储、统计、分析数据 直流电源单元CPUMenu+EEPROMXJ-100 小电流接地缺点选线安装控制单元中央处置单元信号采集单元DAURUNI/OGPSPOWER5V+12V-12V24V科汇电气KeHui ElectricDAURUNDAURUNDAURUNDAURUN数据采集、选线安装主要特点主要特点u公用高速数据采集单

17、元，同时采样。u多CPU技术，分工协作。u采集零序电压、电流信号u可利用三相电流互感器，获取零序电流。u缺点数据可存储，便于事后分析。u缺点数据可远传，可异地分析。u利用瞬时缺点对线路绝缘情况提出预告 安装在现场的XJ-100小电流接地缺点监测系统 实践运转结果实践运转结果u从2019年12月至2019年5月两个电站共发生永久接地缺点22次。u一次安装未动作，缘由是缓变缺点暂态信号微弱等缘由未记录到暂态过程。u其他21次全部动作正确 10 20 30 40 50 60 -4 -2 0 2 4 x 10 4 3U0/V 10 20 30 40 50 60 0 200 400 3I0/A 故 障

18、线 健 全 线 t/mS t/mS 接地缺点产生的零序电压、电流信号 14 16 18 -10 -5 0 x 10 9 q(t) 14 16 18 -6 -4 -2 0 2 x 10 6 Eq(t) 故障线 健全线 t/mS 故障线 健全线 t/mS 暂态容性无功功率计算结果 10 20 30 40 50 60 -4 -2 0 2 4 x 10 4 3U0/V 10 20 30 40 50 60 -500 0 500 3I0/A 故 障 线 健 全 线 t/mS t/mS 间歇性接地缺点产生的零序电压、电流信号 15 20 25 30 -4 -2 0 2 x 10 10 q(t) 15 20 25 30 -6 -4 -2 0 2 x 10 7 Eq(t) 故 障 线 健 全 线 t/mS 故 障 线 健 全 线 t/mS 暂态容性无功功率计算结果u高阻缺点问题：u缺点电阻比较大时数千欧姆，接地电流小，零序电压上升缓慢u有统计数听阐明，高阻缺点发生的机率在5%左右u因信号微弱，目前一切检测方法都不能保证正确选线。u提高信号检测灵敏度可处理部分问题五、瞬时性缺点监测五、瞬时性缺点监测瞬时性缺点与电网绝缘形状在线监测瞬时性缺点与电网绝缘形状在线监测u交联聚乙烯电缆对地绝缘层破坏后