變電運行培訓(xùn)小電流接地選線裝置應(yīng)用

武衛(wèi)平,孔玉娟

（東北電網(wǎng)有限公司豐滿培訓(xùn)中心,吉林 吉林 132000）

蒙東電力公司農(nóng)電系統(tǒng)變電站電壓等級為66 kV,豐滿培訓(xùn)中心農(nóng)電變電培訓(xùn)室主要針對蒙東地區(qū)66 kV變電運行人員。66 kV電壓等級變電站基本采用中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)阻抗接地運行方式,當發(fā)生接地故障時,由于流過接地點的接地電流小,因此稱為小電流接地系統(tǒng)。

小電流接地系統(tǒng)80%故障為單相接地故障。發(fā)生單相接地故障時,接地相對地電壓小于相電壓,非接地相電壓大于相電壓,3個線電壓依然對稱,不影響對負荷的連續(xù)供電,《電力系統(tǒng)安全規(guī)程》規(guī)定仍可連續(xù)運行0.5～2 h,但故障時非故障相相電壓上升。長時間帶故障運行,將發(fā)展為兩相接地短路故障或其它故障,引起事故擴大或設(shè)備損壞。因此,2 h內(nèi)運行人員應(yīng)迅速消除故障。由于故障相電壓明顯降低,可以很快找出,但無法迅速確認接地發(fā)生在連接故障相上的哪一條線路。小電流接地選線裝置的作用就是在發(fā)生單相接地故障后確定故障線路。該裝置在現(xiàn)場運行和培訓(xùn)中起著重要作用。

1 小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障特征

a.母線電壓互感器開口三角處正常運行電壓為0,故障后產(chǎn)生零序電壓。

b.故障線路與非故障線路出現(xiàn)零序電流。非故障相線路零序電流為該線路對地等效電容電流,相位超前零序電壓90°。

c.故障線路零序電流與非故障相零序電流相位相反（相差180°）,故障線路零序電流等于非故障相線路零序電流之和。

2 小電流接地選線裝置選線原理

選線裝置利用小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時的特征作為選線判據(jù),如零序電壓的大小,工頻電容電流的大小、方向,零序電流有功分量,接地時5次諧波分量,可利用一種或幾種選線判據(jù)進行選線?，F(xiàn)今小電流接地選線裝置選線方法主要有群體比幅比相法、諧波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法、零序電流突變量法、信號注入法等。

豐滿培訓(xùn)中心66 kV培訓(xùn)變電站小電流接地選線裝置型號為KA2003-ARM,裝置采用智能型比幅比相法和小波法進行選線。KA2003-ARM克服了第一代小電流選線裝置存在的選線判據(jù)不充分、選線手段單一、準確率低的問題,將各種選線判據(jù)有機地集成,并與多種數(shù)據(jù)處理算法和各種選線方法融為一體,構(gòu)成了各種判據(jù)優(yōu)勢互補,適應(yīng)變化多端的單相接地故障形態(tài)的多層次全方位智能化選線系統(tǒng)。

智能型比幅比相法采用Butterworth數(shù)字濾波器,對于中性點不接地系統(tǒng),比較母線零序電壓和所有線路零序電流幅值和相位,故障線路零序電流相位滯后零序電壓90°,并與正常線路零序電流反相,若所有線路零序電流同相,則為母線接地故障。

目前小波分析法只停留在理論研究水平, KA2003-ARM型選線裝置實現(xiàn)了應(yīng)用,利用單相接地故障產(chǎn)生的暫態(tài)電流和諧波電流作為選線判斷的依據(jù)。

3 小電流接地選線裝置與仿真系統(tǒng)的配合

豐滿培訓(xùn)中心66 kV培訓(xùn)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備真實連接。采用數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng),使電網(wǎng)仿真模型輸出數(shù)字電壓、電流信號,輸出的電壓、電流信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換箱和功率放大,模擬現(xiàn)場電壓互感器和電流互感器輸出的電壓和電流。將該信號連接到實際的小電流接地選線裝置,驅(qū)動其運行。小電流接地選線裝置與變電站綜合自動化設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)通過通信連接,實現(xiàn)在仿真系統(tǒng)設(shè)置故障,在小電流接地選線裝置報警選線的培訓(xùn)功能。

仿真系統(tǒng)和小電流接地選線裝置配合調(diào)試過程常出現(xiàn)以下問題。

a.設(shè)置單相接地故障時選線裝置不工作

由于從仿真系統(tǒng)輸出的信號經(jīng)功率放大器放大后電流信號不是很大,故障后電流與故障前電流相差不大,使選線裝置無法判斷。

仿真線路沒有實際線路多,發(fā)生單相接地故障后,接地電流不是很大,選線裝置從幅值或相位上均無法判別出來。

因此,可以通過改變仿真系統(tǒng)參數(shù),增加線路對地電容,使電容電流變大,解決選線裝置無法選線的問題。

b.選線裝置選擇出的線路與故障線路不符

在調(diào)試過程中,教師在仿真系統(tǒng)上設(shè)置“豐東線”單相接地故障,但接地選線裝置故障顯示界面顯示故障線路為“豐西線”,這是由于監(jiān)控系統(tǒng)與小電流接地選線系統(tǒng)通信通道設(shè)置存在問題,可通過通道測試使各通道相互對應(yīng)。

4 選線裝置的應(yīng)用

4.1 在仿真機上設(shè)置10 kV母線單相接地

警鈴響,母線電壓越上限報警（越限值設(shè)為25 V）。監(jiān)控界面報文顯示1號主變10 kV母線3U0越上限（數(shù)值為57.92 V）,1號主變10 kV母線接地。選線裝置故障顯示界面顯示：日期、時間、故障母線（1號主變10 kV母線電壓57.5 V）、故障線路（母線接地故障）、備選線路（1號線路豐東線）。根據(jù)報警信息,運行人員可以查找到故障為10 kV母線單相接地。

4.2 在仿真機上設(shè)置10 kV線路故障

警鈴響,監(jiān)控界面報文顯示：1號主變10 kV母線接地,1號主變10 kV母線事故電壓越上限, 1號主變10 kV豐東線接地。選線裝置在故障顯示界面上顯示：日期、時間、故障母線（1號主變10 kV母線電壓57.3 V）、故障線路（1號主變豐東線）。

通過裝置顯示信息可以判斷故障線路為10 kV豐東線,并可通過選線裝置故障錄波功能查看各相電壓變化情況。

小電流接地選線裝置由于其先進的性能,使學(xué)員在變電培訓(xùn)中更加簡便地實現(xiàn)選線功能。通過培訓(xùn)使學(xué)員熟悉小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的特征,了解小電流接地選線裝置的原理,掌握選線方法。

5 結(jié)束語

小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線是66 kV及以下變電運行人員現(xiàn)場工作和培訓(xùn)的一項重要內(nèi)容。選線裝置在培訓(xùn)過程的應(yīng)用,可使學(xué)員從理論和技能上掌握小電流接地系統(tǒng)單相故障的故障線路查找原理和方法。

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[2] 張 鑫,王海民.小電流接地系統(tǒng)的接地選線[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2008,（2）.

[3] 袁宇春,林志波,吳向軍.新型小電流接地選線裝置的研制[J].西華大學(xué)學(xué)報,2009,3.