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浅析小电流接地选线保护

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2009/5/27 10:29:07   

 关键词:  小电流接地 单相接地

    在中性点不接地的供电系统中发生单相接地,非故障相对地电压可能升高为√3倍相电压(即线电压),由于电容的倍压效益,接地点的间歇性电弧可能在电网中引起更高的过电压,使非故障相的绝缘薄弱点被击穿,造成两相短路,尤其电缆线路会因电弧发热得不到及时散发而爆炸。因此小电流系统发生单相接地,不允许长时间运行,应尽快查出接地线路并隔离。
  在中性点不接地电网中单相接地时零序电流和零序电压的关系分析如下图:


当线路ⅡA相发生单相接地,则A相对地电压变为零,A相的对地电容被短接,其他两相对地电压升高为√3倍相电压,故障点的零序电压:

此时发电机、线路I、线路Ⅱ的非故障相电容电流流向故障点、发电机、线路三相对地各自有相同的电容,所以非故障相对地电容之和相等,故有:

  所以非故障线路(包括发电机)测得的零序电流是ID成比例的一部分,故其零序电流超前零序电压90o; 而故障线路测得的零序电流相位与非故障线路相反,从而滞后零序电压90o。

以下就普遍应用的小电流接地保护的三种方法加以比较。
1、 反应零序电流大小的接地保护
  长线路对地电容大,电容电流大; 短线路对地电容小,电容电流小,有时保护易误判,例如短线路发生接地故障,其零序电流是非故障长线路电容电流之和,二者的零序电流数值相差不大,保护装置很难区分。另外系统进行倒闸操作,运行状况变化,电容电流分布也变化,故动作值难以整定。
2、 反应零序电流方的接地保护
  利用故障线路零序电流滞后零序电压90o,非故障线路零序电流超前零序电压90o作为判据,但是当测得的零序电流较小(如故障线路是长线路,而非故障线路是短线路),零序电流复相量模值较小,相角差就较大,就象时钟太短,难以看清位置(相角)一样,易造成误动。此类保护只适用于稳定金属接地,而接地故障大多是间歇性或瞬时性弧光接地,难以准确判断。
3、 群体比幅比相法
  对所有的线路的零序电流大小和方向进行综合比较,判别出故障线路。CPU采样一个点约需100μs,以一条线路在一个工频同期(20ms)内最少得采集16个点计算,单CPU采集多条线路时,一个周波内最多只能采集12条线路的数据,完成数据采集后,CPU进入数据处理、计算、判别,在此期间CPU无法继续采样工作,导致大量数据丢失。对于不稳定弧光接地,不同周波内数据变化较大,用它们进行比较必然造成判线错误,故每条线路至少采集2~3个周波的数据,才能正确判别出故障线路。
  如每条出线都有自己的CPU,这些CPU同时启动、采集数据、计算比较,实现了并行不间断处理数据,解决了数据丢失问题,准确判定故障线路,从所有的线路中选出零序电流最大的三条线(1)>(2)>(3),若(1)与(2)、(3)反相,则(1)是接地线; 若(1)、(2)、(3)同相,则判母线故障。
  因此,由于中性点不接地电网单相接地的瞬时性和间歇性,小电流接地选项线保护装置难以准确判断,为确保不接地系统的稳定运行,一定要选用理论上切实可行并有多年运行经验的设备。

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