淺析電流二次回路非典型相間短路故障

摘 要：目前在我國電力發(fā)展中最容易導(dǎo)致短路故障的原因是的電流二次回路造成的非典型相間的短路故障。由于短路電阻的存在，導(dǎo)致短路的兩相電流出現(xiàn)了換相現(xiàn)象。本文結(jié)合一起非典型500kV線路的短路故障進行分析，通過對故障的分析計算出斷路電阻值，然后借助于建模技術(shù)來進一步的驗證，最后進行仿真分析來預(yù)測斷路故障的具體影響，從而便于今后處理相應(yīng)的問題。

關(guān)鍵詞：電流二次回路；相間短路；短路電阻

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0070-02

1 引 言

隨著電力在當今社會的地位不斷上升，使得電無論在廣度上還是深度上都得到了長足的發(fā)展。當然在發(fā)展的過程中避免不了有許多的困難，尤其是電的短路故障問題，由于其影響因素眾多，發(fā)生故障的危害大等原因常常會給社會造成很大的經(jīng)濟損失，嚴重阻礙了電力的發(fā)展。由于二次回路產(chǎn)生多點接地、極性反接、斷線等故障而導(dǎo)致的非典型相間短路故障是最常見的電流短路故障形式，常常通過直接影響保護裝置以及測量裝置的安全可靠運行，導(dǎo)致電流的不平衡變大，電流測量不準確現(xiàn)象的發(fā)生，從而造成保護裝置執(zhí)行錯誤的命令。因此，為了實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)中保護裝置的可靠運行，就必須保證電流回路中電流互感器的穩(wěn)定，從而保證二次電流的順利轉(zhuǎn)換。探究電流二次回路短路的發(fā)生原因，總結(jié)短路故障解決措施，從而為今后快速判別打下基礎(chǔ)。

2 案例分析

在某一個500kV的變電站中，維護工作人員發(fā)現(xiàn)某線路中的第二套線路的保護裝置的三向電流不平衡。具體數(shù)據(jù)如表1，并與正常情況下的第一套線路保護裝置的三向電流數(shù)據(jù)做比較。

由于工作人員通過對保護裝置端頭處電流檢測的數(shù)據(jù)是正常的，因此，該故障不是因為保護裝置引發(fā)的。

這個變電站部分線路采用的是3/2接線形式，其中線路的第二套保護裝置是通過邊開關(guān)電流互感器和中開關(guān)電流互感器二者產(chǎn)生的電流共同作用驅(qū)動的。

工作人員通過對電流端子箱的進一步檢測，分析邊開關(guān)電流互感器以及中開關(guān)電流互感器的檢測數(shù)據(jù)，得出電路故障的原因不在于電流互感器。

之后工作人員對大電流端子箱進行了檢測，通過對中開關(guān)間的相位差分析發(fā)現(xiàn)某一中開關(guān)電流相位有異常?？梢园l(fā)現(xiàn)7號中開關(guān)的A、B兩相電流反相，但是該兩相并沒有進行反相接線。

通過仔細檢查，工作人員在7號中開關(guān)電流互感器的A、B兩相之間發(fā)現(xiàn)有金屬絲。所以，可以得出的結(jié)論是：導(dǎo)致A、B反相的原因是兩相短接。

3 短路故障的理論分析

兩相之間的短路故障可認為其是具有一定阻值的電阻r，這樣的話就可以把電路等效成如圖1的電路模型。

4 仿真分析

4.1 案例建模分析

針對于該案例的電路二次回路，通過仿真軟件計算從而進行模型建模，初設(shè)電阻值r為0.39Ω，然后分析如圖2、圖2的仿真電流波形。其中Ia，Ib，Ia2，Ib2所表示的是圖1等效電路模型的電流。

由仿真數(shù)據(jù)波形圖可知：圖2中T1和T2標尺之間的時間差是0.0067s，其對應(yīng)的相位差是120.6°；圖3是Ia和Ib2電流波形重合的現(xiàn)象。所以，仿真的結(jié)果與具體的檢測結(jié)果相同，為證明以上理論分析提供了強有力的證據(jù)。

到此為止，我們可以總結(jié)為：致使第二套線路保護裝置發(fā)生電流不平衡現(xiàn)象的原因是A、B兩相之間由于金屬絲的連接形成短路而造成的。短路電阻約為0.39Ω，導(dǎo)致A、B兩相發(fā)生反相現(xiàn)象。

4.2 建模分析

電路短路故障的檢測不僅可以通過仿真技術(shù)進行電路計算形成仿真波形，還可以通過搭建仿真模型從而更加方便具體的排查檢測以及處理相應(yīng)的短路故障。將不同阻值的金屬絲分別接入電路中形成短路故障，進而分析不同阻值下的A、B相電流相位差。

從相關(guān)的數(shù)據(jù)可以得出：

（1）當金屬絲的阻值為0.4Ω時，此時兩組電流之間的相位差正好為240°，不僅如此，此時的Ia與Ia2的幅值差較小。

（2）無論金屬絲阻值怎么變，Ia2與Ib2的幅值差都不變。

（3）當金屬絲的阻值為零時，即時純金屬性短路時，Ia與Ia2的幅值差較小，相位差約為126°；另外Ia2與Ib2的幅值差為0，相位差約138°。

（4）當金屬絲的阻值為無窮大時，也就是不短路的時候，Ia與Ia2無幅值差和相位差；但此時Ia2與Ib2的相位差為120°。

如果B、C兩相之間存在短路故障，那么通過仿真技術(shù)得到的波形如圖4～5所示。

從圖5所示的三相電流波形圖可以看出，此時的三相電流既不對稱。很容易導(dǎo)致保護裝置錯誤的執(zhí)行相應(yīng)命令，危害電路的正常運行。

5 結(jié)束語

綜上所述，緊密聯(lián)系案例，通過故障分析，理論計算，仿真模擬，最后可以得出：再電路中發(fā)生兩相短路故障時常常伴隨著一定的短路電阻，從而造成兩相之間發(fā)生反相的異?，F(xiàn)象，故障迷惑性強，很容易躲過工作人員的檢測。因此，這時候就應(yīng)該采取仿真分析，通過設(shè)置不同的電阻值來分析其對應(yīng)的電流波形，得出對應(yīng)的電流幅值、電流相位等數(shù)據(jù)，從而準確快速的判斷短路故障并及時處理。

因為當電路中發(fā)生兩相間的短路故障時常常伴隨著短路電流以及短路相位的異常，所以，通過仿真分析很容易就能夠判斷出故障所在，在很大程度上提高了故障排查的準確性以及快速性。

參考文獻

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收稿日期：2018-4-14