配網(wǎng)線路兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法

楊帆

摘要：針對(duì)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生兩點(diǎn)相繼接地故障時(shí)常規(guī)選線裝置選線準(zhǔn)確率不高的問題，結(jié)合故障發(fā)生時(shí)零序電流特征分量幅值及相位關(guān)系，提出了一種配網(wǎng)線路兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法。通過實(shí)時(shí)采集母線零序電壓及各饋線零序電流，提取及處理零序電流特征分量并比較其幅值相位關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了兩點(diǎn)相繼接地故障選線。在某10kV小電流接地系統(tǒng)中對(duì)不同故障饋線的相繼接地故障進(jìn)行仿真測(cè)試，結(jié)果表明所提方法能正確選出接地線路，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng);相繼接地;故障選線

引言

10kV配電線路系統(tǒng)通常為小電流系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)由于線路整體電流波動(dòng)較小，因此很難及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行定位。需要了解接地故障的情況同時(shí)掌握定位方法，才能將接地故障帶來的影響進(jìn)行最小化處理。

1相繼接地故障特征

1.1同名相兩點(diǎn)相繼接地

首次接地的等值過渡電阻為首次故障接地電阻，第二次接地的等值過渡電阻近似為首次故障接地電阻和第二次故障接地電阻的并聯(lián)，因此前后兩次接地故障過渡電阻大小不同，故障特征不同。若首次故障為金屬性接地或低阻接地故障，第二次故障為高阻接地故障。首次接地具有明顯的故障特征：對(duì)不接地系統(tǒng)，故障線路暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)零序電流從線路流向母線，極性與健全線路相反，幅值大于健全線路;對(duì)消弧線圈接地系統(tǒng)，故障線路的暫態(tài)零序電流極性與健全線路相反，且幅值大于健全線路，選線裝置能正確選出故障線路。當(dāng)?shù)诙胃咦杞拥毓收习l(fā)生后，接地故障等值過渡電阻為低阻（首次故障接地電阻和第二次故障接地電阻的并聯(lián)），母線零序電壓及各出線零序電流分布特征變化不大，選線裝置無法正確選出第二條接地線路。若首次故障為高阻接地故障，第二次故障為金屬性接地故障或低阻接地故障。首次高阻接地故障可使用高阻接地故障選線算法選出故障線路。當(dāng)?shù)诙谓饘傩越拥鼗虻妥杞拥毓收习l(fā)生后，接地故障等值過渡電阻為低阻（首次故障接地電阻和第二次故障接地電阻的并聯(lián)），母線零序電壓及各出線零序電流發(fā)生明顯變化：對(duì)不接地系統(tǒng)，故障線路穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)零序電流幅值明顯大于健全線路，且與健全線路極性相反;對(duì)消弧線圈接地系統(tǒng)，故障線路暫態(tài)零序電流幅值明顯大于健全線路，且與健全線路極性相反，選線裝置運(yùn)用穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)選線方法能正確選出第二條接地線路。

1.2異名相兩點(diǎn)相繼接地

當(dāng)發(fā)生異名相兩點(diǎn)相繼接地故障時(shí)，各出線不同相經(jīng)大地“短接”形成短路回路，此時(shí)零序電壓及大短路電流同時(shí)存在。由于零序電壓的存在，常規(guī)選線裝置仍然處于單相接地故障判斷邏輯中，無法檢測(cè)到第二條線路的接地故障。即使線路保護(hù)裝置能檢測(cè)到相間接地短路故障，并在過流保護(hù)延時(shí)到后直接動(dòng)作跳閘，但發(fā)生接地的兩條線路由于參數(shù)、負(fù)載不同，其過流保護(hù)的過流定值、延時(shí)定值設(shè)置不同，線路保護(hù)裝置發(fā)出跳閘命令的時(shí)間有差異，可能會(huì)出現(xiàn)如下情況：一條線路被線路保護(hù)裝置跳閘切除后，兩點(diǎn)接地短路故障變成單點(diǎn)接地故障，大短路電流消失，變成小電流，另一條線路過流保護(hù)由于不滿足過流定值動(dòng)作條件而無法切除，此時(shí)系統(tǒng)恢復(fù)到單點(diǎn)接地故障狀態(tài)，余下一條線路等待處理。具有采集開關(guān)位置信號(hào)功能的選線裝置可根據(jù)開關(guān)位置信息繼續(xù)選線，選出余下的接地線路。但目前安裝于現(xiàn)場(chǎng)的傳統(tǒng)選線裝置大多不具備采集開關(guān)位置信號(hào)功能，若余下的線路是首次接地的線路，運(yùn)行人員可通過選線裝置的告警信息去排查并切除;若是第二條接地的線路，選線裝置和線路保護(hù)裝置均無法選出或切除，只能采用傳統(tǒng)人工拉路選線方法，時(shí)間長(zhǎng)效率低，且故障期間易造成設(shè)備絕緣擊穿損壞和人員觸電傷亡事故。

2相繼接地故障選線方法

結(jié)合小電流接地系統(tǒng)諧波幅值比較及極性比較的綜合選線方法，此處通過提取和分析各線路零序電流特征分量，按特征分量幅值大小進(jìn)行排序，然后比較各線路特征頻率下特征分量的相位關(guān)系，如果某條線路特征分量相位關(guān)系與其他線路相反，且該線路特征分量幅值大于其他線路特征分量幅值之和的整定值倍數(shù)，則判定該線路為單點(diǎn)接地線路;如果存在兩條線路特征分量相位關(guān)系與其他線路相反，且這兩條線路特征分量幅值之和大于其他線路特征分量幅值之和的整定值倍數(shù)，則判定這兩條線路為同名相兩點(diǎn)相繼接地線路;在故障期間循環(huán)進(jìn)行短路故障啟動(dòng)判別，若檢測(cè)到有零序電流超過短路定值，則判定發(fā)生異名相兩點(diǎn)接地故障，找到基波幅值最大的兩條線路，若其幅值近似相等且相位相反，則判定為異名相兩點(diǎn)相繼接地線路。

3檢測(cè)技術(shù)的未來發(fā)展方向

隨著傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云主站、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步提高配電網(wǎng)接地故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性提供了可能。電子式電壓電流傳感器將逐步替代電磁式零序電壓電流互感器，暫態(tài)電流電壓信號(hào)不再失真，并可方便地從配電網(wǎng)線路通過小型CT取電。電子式電壓電流傳感器可以同步采集各點(diǎn)電流電壓，同步合成各點(diǎn)零序電流和零序電壓波形，采用電力系統(tǒng)原理更先進(jìn)、技術(shù)更可靠的方法來分析和定位接地故障位置。其適用于10kV架空線路，是建設(shè)中壓配電網(wǎng)架空線路、絕緣子、避雷器和開關(guān)、變壓器等配電設(shè)備接入泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展方向。

結(jié)語

本文提出的配網(wǎng)線路兩點(diǎn)相繼接地故障選線方法，解決了小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生兩點(diǎn)相繼接地故障時(shí)常規(guī)選線裝置不能正確選出所有故障線路的問題。仿真測(cè)試結(jié)果表明運(yùn)用故障時(shí)零序電流特征分量幅值及相位關(guān)系進(jìn)行選線的方法，能正確處理單點(diǎn)接地，同名相兩點(diǎn)相繼接地及異名相兩點(diǎn)相繼接地故障選線問題，對(duì)故障快速進(jìn)行隔離，提高配網(wǎng)供電可靠性及安全性具有重要意義。

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