小電流接地選線裝置在高壓開關柜的智能應用
發布日期:2022-05-20  瀏覽次數:0

當一個變電站,開關站或是配電室有很多出線柜時候,出線回路多,如果發生線路故障,我們該如何快速準確的判斷是哪個線路有故障呢?小電流接地選線的出現解決了這個難題,那我們就來看看它為何如此?

在電力系統中,單相接地時,由于故障點電流較小,且由于系統三相電壓仍然對稱不影響對負荷的正常供電,一般允許繼續帶故障運行1-2小時。但長期運行,由于非故障的兩相對地電壓升高倍,可能引起絕緣的薄弱環節被擊穿,發展成為相間短路,使事故擴大。

微機小電流接地選線裝置,能在系統發生單相接地時,準確、迅速地選出接地線路或母線。選出帶有接地故障的線路,給出指示信號。適用于3KV-66KV中性點不接地或中性點經電阻、消弧線圈接地系統的單相接地選線,用于電力系統的變電站、發電廠、水電站及化工、采油、冶金、煤炭、鐵路等大型廠礦企業的供電系統,能夠指示出發生單相接地故障的線路。

1. 工作原理

基于小電流接地系統發生單相接地時具有的特點,小電流接地信號裝置的設計判據主要有以下8種:

①反映零序電壓的大??;②反映工頻電容電流的大??;③反映工頻電容電流的方向;④反映零序電流有功分量;⑤反映接地時5次諧波分量;⑥反映接地故障電流暫態分量首半波;⑦信號注入法;⑧群體比幅比相法。

然而工程中為了能更準確的分析和判斷故障線路,在實際設計和應用中也需要采取措施。1)盡量選擇準確度高的專用零序電流互感器。2)微機檢測裝置的電流變換器的線性測量范圍應與互感器的二次輸出值配套,零序電流互感器的二次側電流一般為mA級3)使用接線中盡量減小誤差和電磁干擾影響,二次電纜采用屏蔽電纜,屏蔽層兩端接地。在安裝零序電流互感器時標有"P1"(或"L1")端應朝向高壓母線,零序電流互感器與母線之間不應有接地點,即高壓電纜外皮的接地線應穿過互感器在線路側接地,當電纜穿過零序電流互感器時,電纜頭的接地線應通過零序電流互感器后接地,由電纜頭至穿過零序電流互感器的一段電纜金屬護層和接地線應對地絕緣。

2,小電流選線裝置的選線方法

市場上的小電流選線按照選線方法分:暫態信號法、信號注入法、擾動法、行波法。行波技術較早應用在高壓領域進行測距,由于線路長、線路單一,測距效果良好。行波法在配網進行選線,面臨出線多、出線短、網架結構復雜問題,選線效果有待提高;擾動法需要跟消弧系統配合,通過改變中值電阻或調整線圈補償度來改變零序信號大小來實現選線,對系統有沖擊影響,選線效果比較可靠;信號注入法通過PT注入固定頻率信號,通過檢測信號流經回路來實現選線,該方法選線可靠性受PT容量影響,實施上相對復雜;暫態信號法是比較成熟可靠的選線方法,利用接地瞬時的暫態信號進行選線,暫態信號具有幅值大、不受消弧補償影響的優點,選線可靠性很高。

3,結合行波分析法解析小電流選線裝置的工作過程

首先我們先了解一下廠家采用諧波分析法,結合暫態過程的小波分析法與穩態過程的零序能量法,實現智能選線的方法。其工作原理如下:當小電流系統發生單相接地時,故障線路零序電流為其它非故障線路零序電流之和,原則上它是這組采樣值中的,但由于CT誤差、信號干擾以及線路長短差別懸殊,有可能在排序時排到第二、第三,但不會超出前三,為初選,所采用的原理是相對概念(在現行運行方式下,取前三個的)。第二步,在前三個信號里,采用相對相位概念即用電流之間的方向或電流與電壓之間的超前與滯后關系,進一步確定是前三個中的哪一個故障,還是母線故障,而零序電流二次側幅值可在1~1000mA之間變化。由于采用雙重判據,而且使用的都是相對原理,克服了運行方式變化、接地電阻及線路長短的影響,并且不需整定。

所以小波分析法利用接地初始時的一段波形來分析。每條線路,由于長短不一,阻抗值不同導致暫態過程中零序電流所含的諧波分量不同,線路越短,高頻分量越多。而且能克服消弧線圈和CT不平衡的影響,整個裝置工作過程如下:系統無單相接地故障時,裝置處于監視狀態,小電流裝置液晶屏顯示當前日期與時間,當PT開口三角輸出零序電壓大于整定值(出廠設置為30V)時,表示系統發生單相接地,此時CPU將采集的零序電壓數據和所有的零序電流數據進行濾波、排序、判斷、經過多次綜合分析后,將接地故障信息(如接地起始時刻、故障線路號、故障累計時間等),送液晶屏顯示,并將判斷結果送繼電器輸出或串口輸出。

4,小電流選線裝置的軟硬件結構組成

液晶顯示器:圖形點陣液晶,全中文顯示。指示燈:指示系統當前運行狀態

運行:裝置工作正常時,“運行”燈有規律的閃爍。接地:發生單相接地后點亮。

故障:裝置本身發生故障時點亮。 跳閘:裝置輸出跳閘信號后點亮。

1)裝置參數設置

反白顯示的行為光標當前位置,按方向鍵選擇菜單項,按“確認”鍵進入相應子菜單,按“取消”鍵返回到主菜單。

以線路設置為例:裝置可以設置線路及母線的編號以及線路歸屬于哪條母線。按左右鍵翻頁,按上下方向鍵

移動光標選擇需修改的參數項。按確認鍵進入修改狀態,此時按左右鍵移動光標選擇要修改的字符位,按上下鍵修改參數。修改后按“確認”鍵保存,按“取消”鍵不做保存。

01#母線~04#母線分別對應裝置后面Uo1~Uo4四段母線,”01#線路”對應裝置后面端子的第1號出線CT1,以此類推。所屬母線表示該條出線屬于哪段母線,當數值為5時,表示該條出線不屬于任何母線,即該條線路閑置。

2)裝置的通信功能

裝置可提供RS232/485通信接口,用戶任選。波特率可設為1200、2400、4800、9600。內置三種通信規約:南瑞CM90,循環遠動CDT,MODBUS。通訊方式:8位數據位,1位起始位,1位停止位,無校驗,異步半雙工。

3)裝置的背部端子機安裝

4)使用注意事項

由于小電流選線裝置采用******的相對方向判斷原理,所以一定要保證信號極性正確;否則會出現誤判,無法正確選線;所以要認真檢查接線。對于同一間隔內并列出線雙回線應在各條電纜上穿零序CT,然后將CT二次側同名端并聯后引入裝置,對于同一間隔帶兩種不同負荷的線路,則分別引零序信號線至裝置;零序電壓、零序電流信號線校對正確后,對應引入裝置輸入信號的端子排上;

4.1零序互感器的安裝

對于架空出線

a) 對于零序電壓信號,PT采用開口三角接線形式;對于零序電流信號,有A、B、C三相 CT時,采用零序過濾器形式

現場 PT、CT 信號箱

b) 對于僅有A、C兩相CT缺B相CT,注意應采用變比、精度與A、C兩相完全一致的B相CT。

對電纜出線:

a ) PT信號采用開口三角形接線方式,CT信號采用套裝零序CT的方法,且極性面朝上,零序CT二次非極性端接地。如圖所示:

4.2 零序互感器的安裝要求

所有零序CT的極性必須一致,保證所有引入裝置的CT的極性一致,極性面向上,二次非極性端接地。零序互感器適用于電纜出線系統,一般加裝于電纜頭的下方。零序互感器上方電纜外皮接地線必須穿過CT后在線路鍘接地;零序互感器下方電纜外皮接地則不能穿過零序互感器,避免形成短路環。

注意:電纜固定卡子與電纜外皮應絕緣;嚴禁接地線與固定卡子接觸。

1)全部為電纜出線的系統,通常每條出線加裝一零序互感器,二次線接入裝置,CT的極性保持一致。

2)全部為架空出線的系統,通常只有A、C兩相CT,這種情況下,B相必須加裝CT,并與A相C相CT的精度變比等特性一致,接成零序過濾器形式,引入裝置。

3)對于混合系統,即有架空出線,又有電纜出線的系統,三相CT零序過濾器方式產生的零序電流與電流互感器產生的零序電流的極性要一致。

所以小電流選線裝置,可以快速檢測并隔離系統中發生單相接地故障的線路,可提高供電可靠性,確保系統運行安全,減少人畜傷害事件的發生,減少運行維護人員的工作量,具有顯著的社會效益和經濟效益。


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