小電流接地系統(tǒng)故障選線的一種新方法

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1、YANJIUYUFNXl研究與分析小電流接地系統(tǒng)故障選線的一種新方法李丹．徐志剛(1．三峽大學(xué)電氣信．g-學(xué)院，湖北宜昌443002：2．國(guó)網(wǎng)運(yùn)行宜昌超高壓管理處，湖北宜昌443000)O引言1多回路中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的模型我國(guó)配電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)非直接接地方式，1。1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障分析由于其發(fā)牛單相接地故障時(shí)接地短路電流很小，故在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中．假定有3條相同長(zhǎng)度的線又稱為小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)目前主要路，當(dāng)線路3的ASH發(fā)生接地短路時(shí)，用i相系統(tǒng)表示的有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)電容電流分布如圖1所示，電容電流分布用箭頭表示。每商阻接地3種

2、方式f”。條線路均有電容存在，以CCC。篙集中電容來表示。雖然小電流接地系統(tǒng)在供電可靠性方面有著明ABC顯的優(yōu)勢(shì)，但是故障后長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地短路，引起系統(tǒng)過電壓，進(jìn)而破壞系統(tǒng)的安全運(yùn)行。隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的興起和發(fā)展，采用自動(dòng)裝置快速、準(zhǔn)確地判斷接地故障線路變得越來越重要。然而，由于故障電流微弱、電弧不穩(wěn)定等原因，小電流接地系統(tǒng)單相接地故障檢測(cè)比較困難，一直缺乏完全可靠的故障選線方法l2l。圖1電容電流分布示意圖由于小電流接地系統(tǒng)單相接地時(shí)故障電流太當(dāng)線路3的ASH接地后，接地點(diǎn)處的A相對(duì)地電小，其較弱的穩(wěn)態(tài)特性易受干擾；而較大的暫態(tài)特性壓為零。對(duì)地電容被短接，電容電流

3、為零。在非故障受到系統(tǒng)參數(shù)的影響和約束，在選線方面具有一定線路1和2中．A}H電流為零，BSHSHCSH有自身的電容的局限性。本文提出了一種新的故障選線方案，即基電流．因此．線路1和2始端反應(yīng)的零序電流為：于真空觸發(fā)開關(guān)(TriggeredVacuumSwitch，TVS)的31o=IB+，(：(1)可控短路方案。在小電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)與地之間式中：J『和分別為B相和CSH自身的電容電流。串人15"TVS，通過TVS控制器來實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)的瞬時(shí)其有效值為：短路，等效地將原有的小電流接地系統(tǒng)在很短時(shí)間31o=3toCo(2)內(nèi)變成大電流接地系統(tǒng)，從而產(chǎn)生較大的短路電流式中：為相電壓；C。為電

4、容。流過接地故障線路，有利于故障線路的判定。非故障線路的零序電流為其本身的電容電流，電收稿日期：2010—03—20作者簡(jiǎn)介：李卅(1986一)，女，漢族，湖北漢川人，從事配網(wǎng)自動(dòng)化方面的研究。研究與分析YANJIUYuFENX容性無功功率的方向?yàn)橛赡妇€流向線路。故障線路3中的B相和c*H流有其本身的電容電流，在接地點(diǎn)要流回全系統(tǒng)B相和c相的對(duì)地電容電流總和，故障線路3始端所流過的零序電流為：3，∞=，A3+，B3+，C3：一(，B1+，cl+，B2+，(3)其有效值為：3=3(co+C02)(4)故障線路的零序電流等于非故障元件對(duì)地電容電流的總和，電容性無功功率的方向?yàn)橛删€路流向母線

5、，與非故障線路圈2不接地系統(tǒng)的理想仿真模型圖上的相反。性點(diǎn)接地的時(shí)間及時(shí)間間隔都可以控制，這樣就可以1．2仿真模型的建立產(chǎn)生一個(gè)大到易于檢測(cè)但又不引起系統(tǒng)不良反應(yīng)的l0kV配電網(wǎng)的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的簡(jiǎn)化理想故障電流。TVS控制器是一個(gè)由脈沖電容器和脈沖變仿真模型如圖2所示。由于配電網(wǎng)輸電線路一般不壓器等器件組成的控制回路，其原理如圖3所示。太長(zhǎng)．模型中的3回路的線路長(zhǎng)度均設(shè)為15km，線路的參數(shù)為：正序電阻0．17f／／km，零序電阻0．23．Q／觸發(fā)控制信號(hào)km；正序電感7．6mH／km，零序電感3．44mH／km；正序電容78fzF'／km，零序電容380tzF／km。變壓器的容量

6、為31．5MW，頻率為50Hz。這里以第三條線路的A相發(fā)生接地故障為例，接地電阻阻值可調(diào)。A發(fā)極2基于TVS的可控短路方案c一脈沖電容器；T_脈沖變壓器；K1與K2為聯(lián)動(dòng)開關(guān)；R1與R2為純電阻圖3TVS控制器原理圖2．1方案的提出TVs作為能量的快速關(guān)合(釋放)開關(guān)，是近年來非常有發(fā)展?jié)摿Φ拿}沖功率開關(guān)器件。它是將真空開3短路電流信號(hào)處理方法關(guān)技術(shù)和三極火花隙技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的一種新型開關(guān)器件。主要特點(diǎn)是利用真空作為主觸頭問的信號(hào)檢測(cè)是通過對(duì)各出線零序電流數(shù)據(jù)進(jìn)行采絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，并采用特殊設(shè)計(jì)的觸發(fā)極來控集，利用相關(guān)方法檢測(cè)與區(qū)分以實(shí)現(xiàn)故障線路的判制開關(guān)陜速關(guān)合。已有相關(guān)研

7、究者提了用電力電定。由理論分析可知，中性點(diǎn)短路脈沖電流主要流向子器件來實(shí)現(xiàn)可控短路方案。TVS與一般電力電子器故障線路故障相。而在非故障線路故障相和其他相件相比，能承受很大的電流和很高的電壓，價(jià)格便宜，的分流很小，故障線路故障相短路脈沖電流波形與使用壽命長(zhǎng)，能量關(guān)合(釋放)速度很快，并且易于控非故障線路故障相在幅值和頻率上相差很大，形狀制。使用TVS來實(shí)現(xiàn)可控短路方案，不僅是可行的，而上大不相同．這為我們進(jìn)行故障選線提供了方便。且比一般電力電子