小电流接地故障监测技术03.ppt
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1、主要内容主要内容u概述u小电流接地故障信号特征u稳态电气量选线方法u暂态电气量选线方法u瞬时性接地故障监测u结论1一、概述一、概述2u小电流接地故障:指小电流接地系统(中性点非有效接地系统)的单相接地故障。u小电流接地故障选线,又称小电流接地保护,选出带有接地故障的线路,给出指示信号。u小电流接地故障选线难,主要难在谐振接地系统。3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4小电流接地系统的优点小电流接地系统的优点u主要避免接地故障跳闸,提高供电可靠性。大部分情况下,接地电弧能够熄灭,电网自动恢复正常运行。u接地电流小,可防止事故进一步扩大。u沿海某地变电所统计数据:采
2、用小电流接地运行方式,10kV线路平均每年跳闸27次。改造为经小电阻接地之后平均每年跳闸46次采用小电流接地运行方式跳闸率减少近50%5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非故障相电压升高,危害电网绝缘。正常情况下,非故障相电压升高1.732倍。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,可能烧坏接地点绝缘,造成相间短路故障。6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继电保护配置困难:故障电流微弱,接地电弧不稳定,接地故障选线的问题一直没有得到很好地解决;许多供电部门仍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
3、备正常工作,甚至可能造成停电事故。7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考虑问题的角度很重要:对电网运行管理的影响用户角度:供电可靠性、电能质量(电压骤降)u考虑运行方式:N-1要求8u小电阻接地方式一度受到推崇:电网规模的扩大、电缆线路的广泛应用,使故障电流增大,接地电弧难以自行熄灭,难以体现小电流接地方式的优势。继电保护配置简单,选择性好。发生接地故障时保护瞬时动作,切除故障线路,减少过电压危害。9中性点接地方式选择(续)中性点接地方式选择(续)u近年来,小电流接地方式又引起了人们的重视:电力市场化
4、,对供电可靠性要求不断提高。消弧线圈自动调谐技术的应用,可以精确地补偿电容电流,使接地点电流尽可能的小,提高了电弧自动熄灭的几率。小电流接地故障选线技术取得了重大进展统计数据表明:电缆网络也存在大量的瞬时性故障10国际上情况国际上情况u法国早期采用中性点不接地或消弧线圈接地方式1960年代推广小电阻1990年代改为谐振接地发明了PDTR选线法u英国中压电网中性点主要采用大电流接地方式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行了消弧线圈接地改造11国际上情况(续)国际上情况(续)u意大利中压配电网中性点主要采用不接地方式采用瞬时短接接地相母线的方法消弧、选线接地瞬间故障
5、电流大,灭弧效果不理想。2000年以来实施谐振接地改造工程,已有25%的变电所完成改造。采用可调消弧线圈后,接地故障引起的供电中断减少50%以上。采用固定调谐消弧线圈,接地故障引起的供电中断减少26%以上。12u德国:广泛应用谐振接地方式供电可靠性很高13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14建议:尽量采用谐振接地方式建议:尽量采用谐振接地方式15二、小电流接地故障信号特征二、小电流接地故障信号特征162.1稳态分析稳态分析A相接地后,接地相电压为零,非故障相电压升高1.73倍,零序电压与故障前故障点电压大小相等,极
6、性相反。接地点电流是正常运行时三相对地电容电流的算术和。EAECEBUB0UC0U0ABCoIcIfIc17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18 中性点不接地电网零序电流、电压关系中性点不接地电网零序电流、电压关系u故障线路零序电流是所有非故障元件(线路)电容电流之和,方向是由故障点流向母线。u非故障相零序电流等于线路本身电容电流,方向由母线流向故障。u故障线路电流大于非故障线路,二者反极性。IhIf19谐振接地电网谐振接地电网零序网络零序网络20 消弧线圈接地电网零序电流、电压关系消弧线圈接地电网零序电流、电压关系IhIfLu过补偿状态下,故障线路电流方向与非故障线路
7、一致,由母线流向故障点,幅值往往也小于非故障线路。u故障线路电气量失去“唯一性”特征,这是谐振接地系统小电流接地故障选线难的根本原因。21 2.22.2暂态分析暂态分析 暂态过程:u故障相电压突然降低引起的放电电流,不经过电源流向故障点,频率在数千赫兹,衰减快;u故障相电压突然升高,引起的电容充电电流,经过电源形成回路,频率数百赫兹,衰减慢。ABCIf放电充电22u分析暂态过程需要使用变换矩阵是实数的模变换法u实际工程中,一般使用卡伦包尔(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,参数与零序网络一致。
8、接地电流计算复合模网23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,与故障前故障点电压大小相等,方向相反。24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。故障发生在电压最大值时电流:-衰减系数-回路自由振荡频率25u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,可达到几倍到十几倍。u暂态最大电流值与故障时电压相角有关。一般故障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26接地电阻较大时等效电路。充电过程长,可达数十个ms,可以忽略串联电感的
9、影响。接地电阻比较大时,零序电压缓慢上升。27间歇性接地(拉弧)现象间歇性接地(拉弧)现象u故障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,可能在一段时间后消失,也有可能持续发生。u小电流接地系统对接地故障续流能力差,故障点电流微弱,易出现间歇性接地故障现象。u永久接地故障,由于接地电流小,也存在接地电弧不稳定现象,故障电流有效值及过渡电阻在一个周波内变化较大。28间歇性瞬时性接地故障录波图间歇性瞬时性接地故障录波图29三、稳态电气量选线方法三、稳态电气量选线方法30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器u零序电流幅值、相位群
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