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10kV线路接地的选线

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2007/12/18 1:37:09   

 关键词:  接地 10KV 线路


广东惠州供电分公司段智兵

我国配电网中性点的运行方式,目前普遍采用不接地方式,这种运行方式的缺陷是:当10kV配网系统发生线路单相接地时,形成小电流接地,使配网的未接地线路的对地电压升高,如图1,图中假设接地相为A相,此时未接地的10kV母线B相、C相的对地电压,远远高于10kV母线相电压的额定值。由于非故障相电压升高,使整个配电系统承受长时间的工频过电压,对配电系统的设备及人身安全是极不利的。为了快速切除非瞬时性单相接地故障线路,提高配电系统的可靠性,保证配电系统设备及人身安全,变电站综合自动化系统中,配备有10kV线路接地选线系统,用于判别及切除非瞬时性单相接地故障线路。

1接地选线原理

当10kV配网系统发生单相接地故障时,故障相中负序及零电压方向与正序电压方向相反,正序、负序及电流方向相同,且零序电流方向滞后零序电压约90°。故障相中零序功率由线路流向电源侧,非故障相中零序功率由电源侧流向线路。所以,中性点不接地配网系统中,发生单相接地故障时,系统中的电压电流有以下特定关系:

·在非故障线路中3I0的大小,等于本线路的接地电容电流。

·故障线路中3I0的大小,等于所有非故障线路I0(接地电容电流)之和,接地故障处的电流大小,等于所有线路的电容电流的总和。

·非故障线路的零序电流以超前零序电压90°。

·故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相差180°。

根据以上对中性点不接地10kV配网系统发生单相接地故障特点的分析,可知判定接地线路的一般数学依据是:

·接地线路的零序功率由线路流向母线。

·接地线路的I0幅值最大,且滞后3U0,相角约90°。

·如无接地线路,判定为母线接地。

210kV线路接地选线的两种实现方法

现有的变电站综合自动化系统中,10kV线路接地选线功能主要有两种实现方法:一是基于综合自动化系统的分布式接地选线系统,二是基于智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统。

2.1综合自动化系统的分布式接地选线系统

综合自动化系统的分布式接地选线系统的结构见图2。接地选线系统的一般工作原理是:分散采集,集中判别。即10kV线路3U0、3I0的采集测量工作,由10kV线路保护测控装置完成,并上送接地选线系统,接地选线系统软件,根据各10kV线路保护测控装置的测量数据,进行集中判别,最终判定接地线路,并根据系统定值切断接地线路,实现小电流接地故障切除。

在这一系统中接地选线的具体实现过程如下:10kV母线TV开口三角电压及10kV线路零序电流,分别接入10kV线路保护测控装置,由10kV线路保护测控装置实时采集测量线路的3U0、3I0,并计算出稳态的3U0、3I0向量,当母线TV的开口三角电压越限时,由10kV线路保护测控装置捡出,并通过站内通信网向接地选线系统发出"零序过压告警"信号,接地选线系统收到"零序过压告警"信号后,启动接地选线功能,系统通过综合自动化系统的通信网络,收集同一母线上各线路零序电压和零序电流相关量值,根据向量计算短路功率方向,同时比较电流大小,从而判别接地的故障线路。这期间,接地选线软件多次收集数据,直到确定接地线路。接地选线软件在确定接地线路后,通过通讯网向接地线路所在的保护装置发送选线信号,接地线路所在的保护装置,在收到接地选线软件的选线信息后判定线路接地,并通过通信网络向当地监控系统发"线路接地告警"信号,从而实现线路接地功能。

当站内通讯网出现故障时,发生接地告警的保护装置,假如在预定的时间内,收不到接地选线软件的任何询问信息,则保护装置根据零序功率方向自行判别并报线路接地告警。

对于一些中性点不接地10kV配电系统,假如10kV电缆出线较多,当单条线路发生单相接地故障时,其余非故障线电容较大,此时故障线路接地零序电流较大,10kV线路保护测控装置就可采用零序电流直接跳闸的方式切除故障线路。

2.2智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统

智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统,见图3。其主要由10kV接地变、消弧线圈控制单元线路接地检测装置。接地变中性点电压、电流以及10kV线路的零序电流均接入线路接地检测装置,线路接地故障检测装置,实时采集系统中性点电压、电流的幅值和相位,并测量配电网的电容电流,自动识别系统中永久性接地故障和瞬时性接地故障。当配电系统发生瞬时性单相接地故障时,线路接地故障检测装置,检测接地容性电流,并通过消弧线圈控制单元,快速输出相应感性补偿电流,补偿接地容性电流,使配网接地故障自动恢复。对非瞬时性单相接地故障,在消弧线圈补偿接地容性电流的同时,线路接地故障检测装置,采用零序电压和零序电流突变量和零序功率方向等综合判据,快速准确判定接地线路,并切除故障线路。在消弧线圈退出和无消弧线圈的情况下,线路接地故障检测装置,采用零序电流相对值和功率方向综合判据,也可独立运行并快速准确地选出接地线路。

基于智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统,采用快速动作的消弧线圈作为接地设备,以多CPU技术进行系统并行控制。线路接地故障检测装置与配电网快速消弧系统配合工作,自动跟踪配电网的变化,所以系统可以使补偿与接地选线同时进行,从而实现对配电网单相接地故障进行全过程智能化处理。

当然,线路接地区故障检测装置也可以单独设计,独立于消弧线圈运行。这时线路接地故障检测装置安装,接入的不再是消弧线圈中性点的U0、3I0,而是10kV母线TV的开口三角电压3U0。

3结论

综上所述,以上两种系统相比各有其优缺点。综合自动化系统的分布式接地选线系统造价低,但要与综合自动化系统设备(通讯处理器、10kV线路测控保护装置等)配合,才能完成接地选线功能,且判定接地线路的时间较长,不能处理瞬时性接地故障。与之相比,智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统有明显的优势,一是采用快速动作的消弧线圈作为接地设备,消弧线圈可快速输出感性补偿电流,实现对接地容性电流的快速补偿,从而使配电系统在发生瞬时性单相接地故障时,自动恢复正常。对非瞬时性单相接地故障,在消弧线圈实现补偿的同时,快速准确判定接地线路并切除故障线路。虽然,智能化自动调谐式消弧系统造价高,但它集接地检测和补偿于一体,极大地提高了配电网的安全运行及供电可靠性,所以在变电站综合自动化系统中日益得到广泛应用。

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