注入式故障定位系統(tǒng)原理及應(yīng)用研究

摘要:文章分析介紹了目前較為熱門的接地選線方法——注入法故障定位分析系統(tǒng)的原理及應(yīng)用研究

關(guān)鍵詞:接地 選線 注入法 故障定位 開口三角電壓

1 概述

中國的6kV～66kV配電網(wǎng)廣泛采用中性點非有效接地方式，而中性點非有效接地系統(tǒng)單相接地故障選線問題長期以來沒有得到很好的解決。目前較為流行的方法有:注入信號法、小擾動法等，本文就注入法故障定位系統(tǒng)進行闡述。

注入式故障定位系統(tǒng)是通過采用信號注入法對配電網(wǎng)發(fā)生的單相接地故障進行選線和定位?？煽焖贆z測單相接地故障線路、查找接地點，不影響電網(wǎng)安全運行。采用低頻純阻性的信號源，可降低接地時中性點電壓幅值，減輕了單相接地時過電壓對系統(tǒng)的危害。

2故障定位系統(tǒng)原理

故障定位裝置在發(fā)生單相接地故障時(通過母線電壓互感器開口三角電壓判定，從而啟動信號源裝置向母線注入信號)信號源通過母線向各條饋線注入一個特殊低頻的信號。這樣在小電流接地的配電網(wǎng)中性點和接地點之間除了接地產(chǎn)生的容性電流和消弧線圈的感性電流外，還有一個特殊的低頻注入的信號流過(信號源、指示器通過導線與大地形成回路)，而在非接地相、非接地線路、以及接地線路的非接地部分則沒有這個特殊的低頻注入的信號流過(未接地故低頻信號回路無法形成)。故障指示器檢測到這個特殊的低頻注入的信號進行單相接地的選線和定位。故障指示器檢測到這個特殊低頻的信號后翻轉(zhuǎn)變紅，指示在此回路有單相接地故障。

3注入式故障定位系統(tǒng)配置和結(jié)構(gòu)

故障定位系統(tǒng)由二大部分組成:信號注入裝置和故障指示器

3.1信號注入裝置

信號注入裝置安裝在變電站的信號源實時監(jiān)測中性點電壓，發(fā)生單相接地故障時通過母線向各條饋線注入特殊的低頻信號。信號源可以安裝變電站的10kV開關(guān)柜室也可以安裝在室外。其主要技術(shù)特性如下:

a)發(fā)生永久性接地故障時自動發(fā)出特殊注入信號，裝置的啟動電壓、延時時間可按用戶要求設(shè)定。

b)具有手動重發(fā)功能，確保單相接地選線和定位的準確性。

c)自動記錄、滾動保存單相接地信息，隨時可以查閱，同時提供以不同規(guī)約上傳接地信息功能。

d)信號源在發(fā)生諧振時在系統(tǒng)的中性點自動投切阻尼電阻，消除系統(tǒng)的各種鐵磁諧振。

e)裝置具有抑制弧光過電壓、降低接地過電壓的幅值，降低電壓恢復速度，消除虛幻接地的功能。

f)裝置安全可靠，不影響其它設(shè)備運行。

3.2故障指示器

安裝在饋線的故障指示器。在發(fā)生單相接地故障或短路故障時故障指示器檢測到信號源的特殊信號后翻轉(zhuǎn)為紅色指示(正常為白色)，通過線路出口和故障通道上動作的故障指示器的紅色指示可

以判斷故障出線、故障區(qū)段及故障分支。

故障指示器結(jié)構(gòu)示意圖:

短路故障指示的基本工作原理如下:

a)動作的主要判據(jù):

先有短路電流突變增量大于150A;

隨后開關(guān)跳閘，電流下降到1.5A以下，

同時電壓降低到AC1000V以下。

b)動作響應(yīng)時間:

具有反時限的特點，如:小電流150A響應(yīng)時間小于0.6S，200A小于0.15S，300A小于0.06S，400A小于0.02S，1000A以上10mS。

c)最長允許跳閘時間為2.5S。

d)動作后可自動返回。

e)具有上電閉鎖的功能。

3.3故障定位系統(tǒng)應(yīng)用注意事項

當10kV母線分段運行，在發(fā)生接地時，信號源只能給其所在母線上的各條饋線發(fā)送信號。需要在每段10kV母線都安裝一個信號源，保證在分段運行時，故障定位系統(tǒng)正常工作。在母聯(lián)開關(guān)處于合狀態(tài)時，由于信號源是通過PT開口三角啟動，兩段母線上的信號源只啟動一個主信號源發(fā)信號，另外一個信號源在備用狀態(tài)，保證信號發(fā)送的正確性;

在安裝信號源時需要注意一次線和二次PT信號的相序，注意PT二次的接地方式。(可采用中性點接地或是B相接地);

如果不能確定接地故障時，可用重發(fā)按鈕，再次注入信號。

4故障定位系統(tǒng)安裝

4.1安裝原則

保證故障定位系統(tǒng)安全、可靠并方便的接入系統(tǒng)，信號源接線最為簡單，安裝時盡量少的設(shè)備停電，信號源本身的故障能夠迅速被隔離，不波及系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備。且在系統(tǒng)運行方式改變時，保證信號源不會失去作用。

4.2故障指示器安裝位置

1)變電站或開閉站出口處，判斷故障是在站內(nèi)還是站外。

2)主干線路和支干線處，指示故障所在區(qū)段。

3)電纜與架空線路連接處，指示故障是否在電纜段。

4)架空線、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱等分支處，定位到分支。

5)開關(guān)柜母排上，判斷母線故障。

6)開關(guān)柜的出線上，判斷出線故障。

7)用于高壓進線處，判斷用戶故障。

4.3信號源裝置的安裝

4.3.1戶外母線無消弧線圈信號源戶外安裝

a)10kV母線沒有消弧線圈時。信號源的一次回路通過一個跌落式開關(guān)接到架空母線上。信號源采用頂端進線的方式，便于用戶接線和安裝。

b)信號源的二次回路需要接入信號源所在母線的PT二次A、B、C三相電壓和開三角電壓信號。

C)接入信號源時需要母線停電。

4.3.2有消弧線圈系統(tǒng)信號源戶外安裝

a)有消弧線圈系統(tǒng)，同時消弧線圈和接地變壓器室外安裝時，信號源原則上安裝在接地變壓器的附近，從接地變壓器的中性點經(jīng)過隔離刀閘接信號源的一次回路。可以是信號源柜的頂端進線，也可以通過單相電纜從信號源柜的底部進線。

b)信號源的二次回路只需要接入信號源所在母線的PT開三角電壓信號(或者是消弧線圈的PT信號)。

c)接入信號源時只需要接地變壓器停電。

4.3.3戶內(nèi)10kV開關(guān)室無消弧線圈信號源戶內(nèi)安裝

a)如有閑置的10kV開關(guān)柜時，信號源可以安放在10kV開關(guān)室內(nèi)的合適位置上。那么信號源的一次接線通過一根三相電纜連接到這個閑置10kV開關(guān)柜，通過這個閑置的開關(guān)柜接入10kV母線，同時適當?shù)脑O(shè)置開關(guān)柜的保護定值。

b)信號源的二次回路需要接入信號源所在母線PT二次A、B、C三相電壓和開三角電壓信號。

4.3.4戶內(nèi)10kV開關(guān)室無消弧線圈信號源戶外安裝解決方案

a)如果10kV 開關(guān)室內(nèi)沒有合適的位置安放信號源。在PT柜里加裝三個30安培高壓限流熔斷器，信號源的一次回路通過三相電纜連接到PT柜內(nèi)的新加裝的三個30安培高壓限流熔斷器再通過PT柜的隔離刀閘接入10kV母線。

b)信號源的二次回路需要接入信號源所在母線的PT二次A、B、C三相電壓和開三角電壓信號。

4.3.5戶內(nèi)10kV開關(guān)室有消弧線圈信號源戶內(nèi)安裝解決方案

a)一般在有消弧線圈的情況下，信號源靠近接地變壓器。如消弧線圈室有合適位置。將信號源放在消弧線圈室內(nèi)，信號源的一次回路接到接地變壓器的中性點隔離刀閘下端。

b)信號源的二次回路只需要接入信號源所在母線的PT的開三角電壓信號(或者是消弧線圈的PT電壓信號)。

5 結(jié)束語

注入式故障定位系統(tǒng)是目前比較可靠的接地故障選線方法之一，安裝方便，可大量縮短尋找故障點的時間，還可以采用GSM技術(shù)與配網(wǎng)自動化主站進行通信，與GIS配合在地理圖上顯示故障位置，目前試點非常成功，是一項值得推廣應(yīng)用的技術(shù)。

參考文獻

《研究10KV配電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地選線技術(shù)》鄧海宏

《小電流接地系統(tǒng)的接地選線及其判據(jù)》

《中性點非有效接地系統(tǒng)單相接地選線技術(shù)分析》齊鄭 楊以涵

作者簡介:

周靜，女，浙江諸暨人，英語文學學士，主要從事工程項目技術(shù)負責人工作。