配電網(wǎng)饋線終端保護的研制

配電網(wǎng)饋線終端保護的研制

答辯人：徐峰導師：秦立軍教授一、饋線終端保護的意義1.1饋線終端保護實施的必要性電力用戶對電能依賴程度和質量要求越來越高。配電網(wǎng)供電故障事故中約10%是由用戶端的用電設備故障引起的波及事故，用戶事故中主開關電源側的事故約占70%，而且，電源側事故的70%是接地事故。為了防止這種波及事故，一般架空引入線的用戶，需要在第1根電線桿的責任分界點處，或者在靠近責任分界點不怕事故波及的地方，設置開關設備，防止事故波及到電力公司的配電線路。

饋線終端保護裝置的結構圖

1.2國內(nèi)外類似產(chǎn)品的比較傳統(tǒng)的電磁式過流繼電器無需外接電源，但可靠性低，過流保護選擇性差，已逐漸被淘汰，需要高性能的微機繼電保護來取代。我國配電網(wǎng)中性點過去為不接地系統(tǒng)，而近來大城市開始采用經(jīng)小電阻（如10Ω）接地系統(tǒng)，國外產(chǎn)品直接用于我國接地保護不匹配。當用戶側發(fā)生單相接地故障時，使用饋線終端保護進行處理，與微機選線裝置相比有以下幾個顯著的優(yōu)點：電氣特征量的選取上實現(xiàn)了多樣化。在中性點不接地系統(tǒng)中，可以采用零序電流作為單相接地保護的判據(jù)。僅僅使本支路停電，而對干線及干線上的其他分支線路的供電沒有任何影響，從而大大縮小了停電范圍。

二、饋線終端保護功能的配置2.1終端保護的功能配置過電流保護由于發(fā)生過負荷或短路故障，在負荷開關上流過超過閉鎖電流值的電流時,閉鎖開關，同時記憶下過電流事故。當變電所的開關跳閘線路無電后，負荷開關跳閘打開把事故點切除。接著電力公司再送電的時候，線路健全區(qū)段正常供電，非故障用戶恢復正常。單相接地保護負荷開關的負荷側發(fā)生接地故障時，接地繼電器動作，開關跳閘打開。由于在電力局的開關跳閘以前可靠的切除故障點，可不構成波及事故。2.2裝置保護功能的具體實現(xiàn)原理

在配電線路上裝設零序互感器（ZCT），通過測量接地電流，即可檢出接地事故。使用無方向性開關時電纜的最大使用長度如下表所示：

為避免上述情況，有必要引入保護安裝處的零序電壓與零序電流共同組成方向性零序電流保護，來檢出事故線路。標稱截面積（mm2）設定為0.2A時電纜最大可能長度（m）CV及CVT電纜50Hz226038516043100352.3仿真分析

下圖為一典型的10KV配電網(wǎng)系統(tǒng)。假設S5所在的支路上發(fā)生單相接地故障，過渡電阻為100歐，用EMTP進行仿真，結果如下表所示：開關不接地系統(tǒng)消弧線圈接地系統(tǒng)零序電流突變量(A)零序電流突變量(A)S17.1140.678S21.1931.189S35.9215.919S40.2720.273S58.2971.005S60.2760.275S70.3720.3712.4結論綜合上面的分析比較，我們可以采取如下的單相接地故障處理方案：中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)：實質上仍是大電流接地系統(tǒng)，因此仍然可采用零序過流原理構成保護判據(jù)。中性點不接地系統(tǒng)及經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：為消除三相負荷、三相CT不平衡及噪聲干擾的影響，可采用零序電流突變量作為保護判據(jù)。三、一次側的分界負荷開關

斷路器參數(shù)的確定和結構的設計制造均按條件最苛刻但卻又極少發(fā)生的短路保護的要求進行，因而結構復雜、選材嚴格、造價昂貴。而采用SF6負荷開關很好的避免了這種情況。分界負荷開關采用SF6絕緣的結構，同時內(nèi)置CT（包括零序CT）和PT。四、裝置控制器的硬件結構設計

4.1控制器硬件的整體設計4.2SF6負荷開關的壓力采集擴散硅壓力傳感器的原理擴散硅壓力傳感器的核心是一個擴散硅敏感元件，該元件的膜片上有用離子注入并經(jīng)激光修正制成的精密敏感電阻形成的惠斯頓電橋。如下圖所示：4個擴散電阻組成的惠斯頓電橋

4~20mA電流輸出回路由于壓力傳感器安裝在負荷開關處，而終端保護裝置距離負荷開關比較遠。又壓力傳感器是以電壓的形式輸出的，而電壓信號經(jīng)過長距離的傳輸衰減比較大。因而要將壓力傳感器輸出的電壓信號轉換為電流信號才能進行傳送。利用一個抽真空的裝置測試了傳感器的壓力—電流曲線（如下圖所示）。

4.3終端保護的供電系統(tǒng)

本裝置采用開關電源和超級電容聯(lián)合供電的形式。在系統(tǒng)沒有出現(xiàn)故障，供電線路上有電壓的時候，由開關電源給裝置供電，同時給超級電容器組充電。而當系統(tǒng)發(fā)生事故，線路失電時，由超級電容器給保護裝置供電。從而保證裝置的可靠工作。

超級電容的儲能原理采用比表面積很大的多孔性碳和具有準電容特性的RuO2·xH2O按一定的比例做成電極材料，使用38%硫酸或膠體高分子聚合物作為電