CN106908693A - 一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法，在消弧线圈两端并联一个接地电阻和断路器构成的串联回路，正常运行时，断路器处于合位状态；在没有零序电流互感器的变电站母线各出线上加装零序电流互感器；单相接地时，利用变电站现有微机保护装置采集上述零序电流互感器的零序电流，当流过的零序电流大于整定值I_zd0时，经整定时间T1后发出故障信号，确定故障线路；当母线压变的零序电压升高到一定值U_zd0，判断为单相接地，并经时间T2后出口跳闸上述与接地电阻串联的断路器。优点是：改造简单，在不影响系统安全稳定运行的情况下，极大提高了选线准确率，减小了选线错误所造成的经济损失，保证了向电力用户的连续供电。

Description

一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法

技术领域

本发明涉及一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法。

背景技术

在我国，6～35kV中压配电网系统大部分采用中性点不直接接地方式，称为小电流接地系统。配电网中发生单相接地故障的几率约占故障总量的80％。小电流接地系统中，单相接地对电网威胁不大，可以继续运行1～2h。我国的配电网系统中性点接线方式有：中性点不接地方式、中性点经小电阻接地方式、中性点经消弧线圈接地方式。随着电网建设的发展，配电网输电线路越来越长，电缆应用越来越多，使得线路的对地电容增大。若仅采用中性点不接地方式，则故障点的短路电流增大会不利于灭弧，并对设备绝缘形成更大的威胁。消弧线圈接地系统能有效降低故障点的接地电流，但同时也减弱了利用这些信息量来选择故障线路装置的灵敏性和选择性，影响了供电的可靠性。小电阻接地系统，能准确快速的切除单相接地故障线路，但减小供电可靠性。

现阶段，配电网单相接地故障后，一般采用“拉路法”，调控员根据运行经验结合线路长度、有无重要负荷等参数，对母线各出线进行逐条试拉。该方法的选线准确率很低，使停电范围扩大，并需要根据停电范围做出相应的工单处置，降低了供电可靠性，增加了工单数量，甚至造成不必要的投诉。因此，如何在系统发生单相接地时，快速准确的确定故障线路，对加速线路故障的排除，提高运行可靠性，减少因为停电造成的综合经济损失，保证向电力用户的连续供电，具有十分重要的作用。目前，市场上的接地选线装置多采用对故障线路的小信号分析方法，受系统扰动大，特别对于消弧线圈接地系统，故障线路的接地电流更加不明显，准确率并不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法，能够有效解决目前消弧线圈接地系统选线准确率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法，包括以下步骤：

A、在消弧线圈两端并联一个接地电阻和断路器构成的串联回路，正常运行时，所述断路器处于合位状态；

B、在没有零序电流互感器的变电站母线各出线上加装零序电流互感器；

C、利用变电站现有微机保护装置采集上述零序电流互感器的零序电流，并投入零序电流保护，该保护只发信不出口，单相接地时，故障线路流过的零序电流增大，当流过的零序电流大于整定值I_zd0时，经整定时间T1后发出故障信号，确定故障线路；

D、利用变电站现有微机保护装置采集母线压变的零序电压，单相接地时，零序电压升高，当零序电压升高到一定值，判断为单相接地U_zd0，并经时间T2后出口跳闸步骤A中的断路器。

优选的，步骤C中的时间T1小于步骤D中的时间T2。

优选的，所述步骤A中接地电阻R的选取应满足：

其中U_N0为单相接地时中性点电压，根据短时运行的条件不同，k的取值不同，S_e为接地变额定容量，接地变短路容量I₀为单相接地时流过接地变中性点电流，I_Lmin为消弧线圈最小档位电流。

与现有技术相比，本发明的优点是：正常运行方式下，消弧线圈两端并联的接地电阻，增大了电网的阻尼率，减少了所述消弧线圈接地系统中性点电压，满足正常运行要求。单相接地时，接地电阻流过零序有功分量，增大了故障线路上流过的零序电流，提高了微机保护装置的灵敏度，提高了选线的准确率。只要接地电阻的阻值和零序保护整定值设置合理，理论上准确率可达100％。两相接地短路和三相接地短路时，由于接地电阻的存在，相当于并联了一条零序有功分量的通路，使故障时故障电流增大，提高了继电保护装置的灵敏度。两相非接地短路和三相非接地短路时，不产生零序分量，因此接地电阻的存在，对该两种故障无影响。当单相接地故障出现在各出线上时，故障线路的零序电流保护发出的故障信号，电力调控员在通知配网抢修中心做好停电信息和工单编制后，在接地电阻还未被断路器断开的情况下，及时拉开故障线路，接地信号消失，接地电阻将继续接入系统运行；当单相接地故障出现在母线上时，各出线的零序电流保护将不会发出故障信号，此时接地电阻将在整定时间之后被断路器断开，退出运行。

在现有变电站的基础上，改造简单，在不影响系统安全稳定运行的情况下，极大提高了选线准确率，减小了选线错误所造成的经济损失，保证了向电力用户的连续供电。

附图说明

图1为本发明应用在某变电站的实施例接线图；

图2为根据IEEE C62.92.3标准列出的短时容量与额定容量换算表；

图3为某出线单相接地时接地电阻电流I_R和消弧线圈电流I_L波形；

图4为某出线单相接地时接地变中性点电流I₀和故障线路零序电流I_L0波形；

图5为接地发生后接地电阻运行和断开时接地变中性点的电压。

具体实施方式

为本发明一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法的实施例，在某110kV变电站的基础上，按图1的接线图，包括以下步骤：

A、在消弧线圈两端并联一个接地电阻和断路器构成的串联回路，正常运行时，所述断路器处于合位状态；

B、在变电站10kV母线各出线上加装零序电流互感器，已有零序电流互感器的线路上无需再加装；

C、利用变电站现有微机保护装置采集上述零序电流互感器的零序电流，并投入零序电流保护，该保护只发信不出口。单相接地时，故障线路流过的零序电流增大，当所述零序电流大于整定值I_zd0＝40A(一次侧)时，经整定时间T1＝1S后发出故障信号，确定故障线路；

D、微机保护装置采集10kV母线压变的零序电压，单相接地时，零序电压升高，当零序电压升高到一定值U_zd0＝60V时，判断为单相接地，并经时间T2＝10分钟后出口跳闸1中所述断路器。

接地电阻应满足零序电流保护灵敏度的要求和接地变短路容量的要求。具体计算方法如下:

A、满足零序电流保护灵敏度的要求

单相接地时，近似认为中性点电压U_N0等于相电压，即6kV。则有

B、满足接地变短路容量的要求

该变电站采用的接地变型号为DKSC-630/80/10.5，额定容量为630kVA。如果在接地情况下，允许接地电阻能够继续保持运行2h，根据图2短时容量与额定容量换算表可知，k取1.4。该变电站消弧线圈型号为XHDCZ-500/10.5，在最低档位时电流为20A，因此有

为了避免在不完全接地时，中性点电压过低而使零序有功电流太小，而达不到零序电流整定值，接地电阻R应尽量小，取R＝60Ω。

如图3所示某出线单相接地时接地电阻电流I_R和消弧线圈电流I_L波形，在t1时刻发生单相接地故障时，消弧线圈中流过感性电流对系统电容电流进行补偿，电阻中流过零序有功电流，以提高零序电流保护的灵敏度。

如图4所示为某出线单相接地时接地变中性点电流I₀和故障线路零序电流I_L0波形，在t1时刻发生单相接地故障，由于接地电阻的存在，故障线路零序电流增大至56.6A，满足零序电流保护灵敏度要求，从图3中也可以看出，接地变中性点电流约为60.1A，短时容量为363.7kVA，满足接地变长期运行条件。t2时刻故障线路被拉开，接地变中性点电流I₀和故障线路零序电流I_L0恢复到正常运行水平。

如图5所示为接地发生后接地电阻运行和断开时接地变中性点的电压，在t1时刻单相接地发生，接地电阻处运行状态，t2时刻，接地电阻退出运行，从图中可以看出，接地发生后，在接地电阻运行时中性点电压明显低于接地电阻退出运行时，因此在消弧线圈两端并联接地电阻能够降低中性点电压水平。

从上述实施例可以看出，本发明应用在现有变电站的基础上，改造简单，在不影响系统安全稳定运行的情况下，极大提高了选线准确率，减小了选线错误所造成的经济损失，保证了向电力用户的连续供电。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (3)

1.一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、在消弧线圈两端并联一个接地电阻和断路器构成的串联回路，正常运行时，所述断路器处于合位状态；

B、在没有零序电流互感器的变电站母线各出线上加装零序电流互感器；

C、利用变电站现有微机保护装置采集上述零序电流互感器的零序电流，并投入零序电流保护，该保护只发信不出口，单相接地时，故障线路流过的零序电流增大，当流过的零序电流大于整定值I_zd0时，经整定时间T1后发出故障信号，确定故障线路；

D、利用变电站现有微机保护装置采集母线压变的零序电压，单相接地时，零序电压升高，当零序电压升高到一定值，判断为单相接地U_zd0，并经时间T2后出口跳闸步骤A中的断路器。

2.如权利要求1所述的一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法，其特征在于：步骤C中的时间T1小于步骤D中的时间T2。

3.如权利要求1所述的一种高准确率的消弧线圈接地系统单相接地选线方法，其特征在于：所述步骤A中接地电阻R的选取条件为：

其中U_N0为单相接地时中性点电压，根据短时运行的条件不同，k的取值不同，S_e为接地变额定容量，接地变短路容量I₀为单相接地时流过接地变中性点电流，I_Lmin为消弧线圈最小档位电流。