小电流接地选线装置的判据及其原理

当前在小电流接地的电力系统,尤其是经消弧线圈接地的系统中, 虽然所装设的接地检测(选线)装置品种和数量都很多,但正确动作率不高。我公司经对这些装置的接地选线判据进行分析,得出正确动作率不高的原因,找到接地选线的新判据,制出高精度零序电流互感器和新型接地选线装置,并做了大量试验并且通过我公司的动模实验室验证,证明新判据严谨、准确、简单,即使在经消弧线圈接地的系统中,装置选线正确动作率也可达到100%,因而本接地检测新判据具有良好的应用价值。

根据统计资料表明,在电力系统中,线路接地故障占总故障的70%以上。因而,在我国电力系统中的6KV-35KV中压系统为了减少短路故障,减少停电,大部分采用中性点不接地方式;当系统所接线路较多、较长、或电缆较多时,系统对地电容电流较大(如超过10A),当发生单相接地故障后,会引起弧光过电压等一系列问题,影响电网安全运行。为此,规程规定当系统对地电容电流超过10A时应装设消弧线圈进行补尝,使故障点仅流过补偿后的零序电流,成为经消弧线圈接地系统,此两种系统通称为小电流接地系统。在这种小电流接地系统中,出现接地故障时,接地故障点仅流过系统对地电容电流或补偿后的电容(或电感)电流,因接地故障电流较小,不必立即跳闸切除故障,而是采用微机式接地检测(选线)装置或带接地检测功能的微机式线路保护选出接地线路,发出信号,由运行人员采取措施(如转移负荷)后再跳开断路器切除故障。

1.原理分析

在小电流接地系统中,正常情况下,系统三相电压对称平衡,三相对地电容相等,在各引出线路的零序电流互感器中无零序电流通过。当某一线路发生单相接地故障时,电压互感器开口三角绕组输出零序电压,系统各线路的零序电流互感器原方均有零序电流通过, 零序电流互感器副方输出二次零序电流。

我公司微机式接地选线装置常用的接地检测判据如下:

----对不接地系统(不带消弧线圈补偿):

     A. 用零序电压作为启动判据,零序电压大于整定值时启动,进行下面的判断。

     B. 用零序电流的方向和大小判断出接地线路

非故障线路的零序电流为本线路的电容电流,其方向超前零序电压约90度,故障线路的零序电流等于所有非故障线路零序电容电流之和减去本线路的电容电流之差, 其方向滞后零序电压约90度,与非故障线路的零序电流方向相反,以零序电流的方向可以明确的选出接地线路。

----对经消弧线圈接地的系统:

A.用零序电压作为启动判据,零序电压大于整定值时启动,进行下面的判断。

B.用零序电流的5次谐波分量的方向和大小判断出接地线路

当系统所接线路较多、较长、或电缆较多时,系统对地电容电流较大(超过10A), 按规程规定应装设消弧线圈进行补偿,使流过故障点的接地电流小于5A,减轻故障损失。由于消弧线圈的补偿作用(一般为过补偿),使接地线路的零序电流(为电感电流)与非故障线路的零序电流相位基本相同,超前零序电压约90度,幅值也不一定比非故障线路的零序电流大。因此,无法以基波零序电流方向来判断出接地线路。对于零序电流里的5次谐波分量则不同,因为对5次谐波而言,电容的电抗减小5倍,电感的电抗增大5倍,通过消弧线圈的零序电流5次谐波分量很小,不起补偿作用。接地线路零序电流里的5次谐波分量滞后于零序电压里的5次谐波分量约90度,与未接地线路零序电流里的5次谐波分量方向相反,利用零序电流里的5次谐波分量的方向可以判断选出接地故障线路。

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