故障指示器論文：不對(duì)稱電流法檢測(cè)單相接地故障在10kV配電區(qū)域的應(yīng)用

1、 故障指示器論文：不對(duì)稱電流法檢測(cè)單相接地故障在10kV配電區(qū)域的應(yīng)用摘要 本文主要分析了目前幾種用于故障指示器的檢測(cè)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的原理及其存在的問題，所有原理可以分成被動(dòng)式和主動(dòng)式檢測(cè)方法，從分析結(jié)果來看，由于接地穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)信號(hào)容易被干擾，導(dǎo)致被動(dòng)式檢測(cè)方法的檢測(cè)準(zhǔn)確率較低，而主動(dòng)式檢測(cè)法依靠檢測(cè)事先已知的特殊信號(hào)，因此抗干擾能力更強(qiáng)，準(zhǔn)確性也更高。關(guān)鍵詞 故障指示器；單相接地故障；故障檢測(cè)1 概述在小電流接地系統(tǒng)中單相接地的選線和定位一直是當(dāng)前困擾配電網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)難點(diǎn)，準(zhǔn)確的選擇接地線路，查找發(fā)生單相接地的區(qū)段，可以避免對(duì)非故障線路不必要的倒閘操作，保持供電的連續(xù)性。為此國內(nèi)

2、外科研人員不斷的研究這個(gè)課題，并且有許多相應(yīng)的產(chǎn)品在電網(wǎng)中運(yùn)行。目前國內(nèi)有多家公司研制和生產(chǎn)接地短路故障二合一的故障指示器，指示單相接地和短路故障，通過觀察故障指示器狀態(tài)的變化來查找故障區(qū)段。目前基于故障指示器檢測(cè)單相接地故障的原理主要有兩種，一種被稱為有源檢測(cè)法或主動(dòng)式檢測(cè)法，另一種被稱為無源檢測(cè)法或被動(dòng)式檢測(cè)法。2 被動(dòng)式檢測(cè)法被動(dòng)式檢測(cè)法主要包含以下幾種方法：5次諧波法，脈沖幅值法和首半波法。2.1 5次諧波法檢測(cè)線路電流的5次諧波的變化情況，當(dāng)5次諧波突然增大，同時(shí)系統(tǒng)電壓下降，則判斷為發(fā)生接地。2.2電容電流脈沖幅值法該方法是基于單相接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)來檢測(cè)的

3、。在發(fā)生單相接地的瞬間，故障相的對(duì)地電容會(huì)對(duì)接地點(diǎn)放電，從而產(chǎn)生一個(gè)放電的電流脈沖，該放電脈沖具有以下特點(diǎn)：1）在接地故障的瞬間，接地點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)頻率很高幅值很大的暫態(tài)電流，暫態(tài)電流分量的幅值比流過同一點(diǎn)的電容電流的穩(wěn)態(tài)值大幾倍到幾十倍；2）在接地瞬間故障相電容電荷通過故障相線路向故障點(diǎn)放電，而故障線路分布電容、分布電感和電阻對(duì)高頻率的暫態(tài)分量具有衰減性；3）由于所有非故障線路的暫態(tài)電流均流向故障線路，經(jīng)故障點(diǎn)回到大地，導(dǎo)致故障線路從變電站到故障點(diǎn)之間的暫態(tài)電流幅值最大。2.3 首半波法這種方法基于的原理也是單相接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)來檢測(cè)的，于是在發(fā)生單相接地的瞬間，故障相

4、的對(duì)地電容會(huì)對(duì)接地點(diǎn)放電，從而產(chǎn)生一個(gè)放電的電流脈沖，與電容電流脈沖幅值法不同的是，該方法不是比較幅值大小，而是采樣接地瞬間的電容電流首半波與電壓波形，比較其相位。當(dāng)采樣接地瞬間的電容電流首半波與接地瞬間的電壓同相，同時(shí)導(dǎo)線對(duì)地電壓降低，則判斷線路發(fā)生接地。比較以上3種方法來說，首半波法的準(zhǔn)確率最高，但實(shí)踐證明其可靠率也只有60%70%，主要原因是雷擊造成的一些故障其暫態(tài)信號(hào)很復(fù)雜，往往與接地特征很相似，導(dǎo)致其誤動(dòng)率較高。而且他是基于單相接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)來檢測(cè)的，而有些外力導(dǎo)致的接地會(huì)發(fā)生在工頻過零點(diǎn)附近，此時(shí)導(dǎo)線對(duì)地的的分布電容沒有被充上電，因此沒有接地放電脈沖產(chǎn)生

5、，因此也無法檢測(cè)。3 主動(dòng)式檢測(cè)法不對(duì)稱電流法為了確定小電流接地系統(tǒng)接地故障點(diǎn)所在的出線、分支和區(qū)段，該系統(tǒng)用不對(duì)稱電流源使故障線路上的負(fù)荷電流疊加一個(gè)具有明顯特征的電流信號(hào)作為接地故障判據(jù)，特征電流流經(jīng)故障線路、接地故障點(diǎn)和大地返回不對(duì)稱電流源。掛在線路上的故障指示器檢測(cè)到該電流信號(hào)后自動(dòng)翻牌，從而指示出接地故障點(diǎn)所在的出線、分支和區(qū)段。這種方式克服了現(xiàn)有產(chǎn)品準(zhǔn)確度低的缺陷，解決了單相接地故障定位的難題。當(dāng)不對(duì)稱電流源檢測(cè)到開口三角電壓升高到設(shè)定值（或者準(zhǔn)電子pt檢測(cè)到接地故障發(fā)生）并持續(xù)5s后，控制內(nèi)部的高壓交流接觸器工作，使得故障線路上產(chǎn)生具有特殊特征的電流信號(hào)。該系統(tǒng)具有很高的安全性，

6、不對(duì)稱電流源產(chǎn)生的信號(hào)不影響變電站主變、接地變、消弧線圈及線路的正常運(yùn)行（相當(dāng)于一個(gè)阻性負(fù)荷投入和退出），不對(duì)稱電流源在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)與一次線路完全隔離。同時(shí)由于不對(duì)稱電流源產(chǎn)生的信號(hào)是低頻純阻性的，還可以消除諧振，抑制過電壓，降低過電壓對(duì)系統(tǒng)的危害。由于不對(duì)稱電流源使故障線路上流過具有明顯特征的電流信號(hào)，掛在線路上的指示器檢測(cè)到該特殊信號(hào)后才會(huì)給出故障指示，因此該檢測(cè)方法不受系統(tǒng)運(yùn)行方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、中性點(diǎn)接地方式的影響，檢測(cè)準(zhǔn)確率很高。不對(duì)稱電流源一般安裝在變電站內(nèi)，當(dāng)變電站內(nèi)無消弧線圈時(shí)，應(yīng)選用母線型的不對(duì)稱電流源，其內(nèi)部有三相交流真空開關(guān)和變電站母線的三相通過高壓電纜相連。當(dāng)變電站內(nèi)有消

7、弧線圈時(shí)，則選擇消弧線圈型不對(duì)稱電流源，該不對(duì)稱電流源內(nèi)部只有一個(gè)交流真空開關(guān)，安裝時(shí)只要將不對(duì)稱電流源與消弧線圈并連即可?？紤]到有些變電站內(nèi)部無空間隔、停電不好安排或部門之間不好協(xié)調(diào)等因素，為了更簡單的安裝不對(duì)稱電流源，我公司又研發(fā)了戶外型不對(duì)稱電流源。該不對(duì)稱電流源可以安裝在線路上某配電變壓器附近，內(nèi)部采用電子pt代替變電站的電磁式pt，電源直接取自配電變壓器。該方式為獨(dú)創(chuàng)。上圖中不對(duì)稱電流源由高壓真空開關(guān)k1、k2、k3、高壓二極管d和高壓電阻r組成，電阻r為400w。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)（如c相），不對(duì)稱電流源檢測(cè)到開口三角電壓升高到設(shè)定值（或者電子pt檢測(cè)到接地故障發(fā)生）并持續(xù)5

8、s后，控制內(nèi)部的高壓開關(guān)（k2）閉合，這樣使高壓二極管d和電阻r通過大地接在故障相與其它健全相 (如圖中的c、b兩相)之間，從而使故障線路上的負(fù)荷電流又疊加一個(gè)有特殊規(guī)律的直流脈動(dòng)電流信號(hào)，該電流流經(jīng)故障線路、接地故障點(diǎn)和大地返回不對(duì)稱電流源。掛在線路上的故障指示器檢測(cè)到該電流信號(hào)后自動(dòng)翻牌，從而指示出接地故障點(diǎn)所在的出線、分支和區(qū)段。在我太原供電分公司35kv泥屯變電站供電區(qū)域內(nèi)，采用主動(dòng)式檢測(cè)法不對(duì)稱電流法，安裝了故障指示器檢測(cè)單相接地故障的線路故障定位系統(tǒng)。根據(jù)泥屯變電站運(yùn)行方式，在10kv東青善線上安裝1臺(tái)檢測(cè)信號(hào)發(fā)生裝置，在5條10kv的出線上安裝了84套故障指示器，22臺(tái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站

9、，在農(nóng)電線路班值班室安裝通訊前置機(jī)1臺(tái)，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)1套。試運(yùn)行以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)功能使用正常，故障指示正確，大大縮短配電網(wǎng)的故障查找時(shí)間，提高電網(wǎng)運(yùn)行管理水平，對(duì)供電可靠性的提高也具有重要意義。4 結(jié)論目前，線路故障指示器是可以指示線路故障電流通路的裝置，由于可快速確定相間短路及接地故障區(qū)段。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于架空、電纜線路或與開關(guān)柜、箱變等一次設(shè)備配套，能夠迅速、準(zhǔn)確判斷故障線路和故障點(diǎn)，性能穩(wěn)定、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等。接合超聲波通信技術(shù)和無線、gsm通信技術(shù)，可以構(gòu)成故障遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)1貞存，田質(zhì)廣，桑在中.一種中低壓配電網(wǎng)單相接地故障選線新方法j.電網(wǎng)技術(shù)，2005(3).2惟鏞，莊偉.模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在小電流接地系統(tǒng)選線中的應(yīng)用j.電網(wǎng)技術(shù)，2002(5).3蘇戰(zhàn)濤，呂艷萍.一種基于小波包分析的小電流接地電網(wǎng)單相接地故障選線新方法j.電網(wǎng)技術(shù)，2004(12).4戴