中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的接地保護(hù)

~~配電網(wǎng)接地故障分析與分界開關(guān)掌握器的接地判據(jù)鄉(xiāng)市裕誠(chéng)電氣郭君保1、架空線路與電纜線路的接地故障現(xiàn)象和接地保護(hù)現(xiàn)狀架空線路接地故障主要集中在絕緣子、PT、高壓電容器、高壓熔斷器、電力變壓器等設(shè)備絕原因障和高壓導(dǎo)線與樹枝樹葉或其它高空接地物體的接觸，開頭表現(xiàn)為暫態(tài)閃絡(luò)和高阻接地，接地電流變現(xiàn)為數(shù)值很小，時(shí)間很短，隨著絕緣進(jìn)一步破壞，碳化，逐步引發(fā)剛性接地故障，此時(shí)線路有較大諧振過電壓，另外兩相工頻電壓提高1.7倍。如不快速斷電處理就會(huì)引發(fā)相間短路事故擴(kuò)大，另外假設(shè)此時(shí)在其它線路上同時(shí)存在另外一相的接地故障，就形成短路故障，將會(huì)造成較大的損失，并且恢復(fù)送電需要較長(zhǎng)時(shí)間。電纜線路接地故障常常集中電纜終端，如環(huán)網(wǎng)柜電纜接頭處、后插式避雷器還有高壓電容器、高壓熔斷器、PT、電力變壓器等設(shè)備絕原因障和安裝工藝故障，還有城市建設(shè)常常消滅高壓電纜被挖斷。這些接地接地故障發(fā)生都會(huì)產(chǎn)生更為嚴(yán)峻的影響。一般掌握器能牢靠處理接地故障將可以避開80%以上線路故障，削減多數(shù)短路故障的發(fā)生。接地故障初期接地電流一般很微弱，高阻接地一次電流毫安級(jí)，很難檢測(cè)，需要感應(yīng)靈敏度高、采集精度高的零序互感器，而且三相ZCT特性要求格外全都。還有閃絡(luò)故障要求采集暫態(tài)波形而不是連續(xù)波形。一般接地電流越大形成短路故障時(shí)間越短，接地電流越小持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)而且不易覺察。鄉(xiāng)市裕誠(chéng)電氣承受1000/1,0.5級(jí)ZCT解決了采集的問題?？梢圆杉瘞?.01A一次值，最小保護(hù)設(shè)定0.1A〔一次值〕。接地故障總是伴隨相電壓的變化和零序電壓的產(chǎn)生，這是一個(gè)重要的判據(jù)，一般零序電壓越大，接地故障越嚴(yán)峻，假設(shè)剛性接地那么零序電壓等于相電壓，裕誠(chéng)電氣承受3-6只電子式電壓傳感器采集進(jìn)出線側(cè)相電壓，并合成出零序電壓和線電壓，它具有采集精度高、角差誤差小，采集波形不失真、損耗小，不怕二次短路，不怕一次線路過電壓諧振等優(yōu)點(diǎn)，格外適合中壓配網(wǎng)線路開關(guān)電壓采集使用。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)接地故障都是容性電流，零序電流超前零序電壓90度，負(fù)荷側(cè)接地在270度左右，開關(guān)電源側(cè)與負(fù)荷側(cè)接地零序電流方向相反，電源側(cè)90度左右。依據(jù)接地回路負(fù)載感容負(fù)載或阻容負(fù)載不同相位角有相應(yīng)的變化，但不超過85度。中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)一般分為過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償，過補(bǔ)為阻感性負(fù)載，負(fù)荷側(cè)接地Vo、與Io的夾角在90-180度，欠補(bǔ)為感容性負(fù)載，負(fù)荷側(cè)接地Vo、與Io的夾角在180-270度.所以VO與IO的夾角是判定接地故障界內(nèi)界外的最重要判據(jù)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上多數(shù)的開關(guān)零序電流互感器承受20/1的互感器，安匝比小，采集靈敏度低，精度差，很難到達(dá)0.5級(jí)。甚至有些用10P10保護(hù)CT合成零序電流，這樣采集的零序電流不準(zhǔn)，很難采集毫安級(jí)接地電流；另外掌握器測(cè)量范圍小，精度低，抗干擾力量差，有些0.2A以下不能顯示，有些可以測(cè)量更小的幅值，但零飄電流很大，抗干擾力量差；掌握器接地判據(jù)僅僅是零序電流幅值，而真正判定接地故障界內(nèi)界外的判據(jù)是VO和IO的相位角。所以掌握器判定接地故障要么有故障不動(dòng)作，要么誤推斷接地故障誤動(dòng)作。也就錯(cuò)過接地故障初期的推斷和故障處理，也就談不上牢靠的接地保護(hù)了。傳統(tǒng)掌握器接地保護(hù)叫做零序保護(hù)，僅承受零序電流幅值為接地保護(hù)依據(jù)，設(shè)置幅值小時(shí)系統(tǒng)上開關(guān)亂動(dòng)，設(shè)置幅值大時(shí)，接地保護(hù)不動(dòng)，目前多數(shù)用戶承受設(shè)置幅值大，報(bào)警不動(dòng)作來躲避接地保護(hù)推斷不準(zhǔn)亂動(dòng)的現(xiàn)狀，這樣就增加了短路故障的發(fā)生。裕誠(chéng)電氣引進(jìn)韓國(guó)技術(shù)生產(chǎn)的分界開關(guān)掌握器、線路分段掌握器和重合器不僅可以形成局域配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)〔自動(dòng)推斷故障點(diǎn)、自動(dòng)隔離故障點(diǎn)、快速自動(dòng)恢復(fù)非故障區(qū)域送電、故障和動(dòng)作信息上傳〕，而且均具備承受零序電流〔最小一次設(shè)定動(dòng)作值0.1A，采集值0.01A〕，零序電壓〔10%-100%相電壓〕，相位角采集〔誤差小于2度，動(dòng)作相位角基準(zhǔn)0-360度可調(diào)、推斷范圍0-180度可調(diào)〕做綜合判據(jù)，正確的設(shè)置推斷接地故障準(zhǔn)確率100%，可以準(zhǔn)確判定那兩臺(tái)開關(guān)之間或那臺(tái)分接開關(guān)負(fù)荷側(cè)存在故障，并可以通過我公司超聲波接地故障探測(cè)儀快速找到故障點(diǎn)。曾有不少客戶反響開關(guān)接地跳閘找不到故障點(diǎn)均被我公司幫助找到，有些為樹枝短時(shí)接地〔樹枝已燒糊〕有些微絕緣損壞〔有較強(qiáng)閃絡(luò)爬電痕跡〕,接地保護(hù)采集閃絡(luò)時(shí)暫態(tài)值，比照相位角并采集工頻與諧波，濾除不相關(guān)干擾波形，準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)。掌握器就應(yīng)當(dāng)做到預(yù)防故障為主，不能等到演化為短路故障再保護(hù)，那時(shí)已經(jīng)造成巨大的損失，而且停電時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，停電面積會(huì)更大。一、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的接地分析在負(fù)荷側(cè)〔用戶側(cè)〕發(fā)生接地故障時(shí)在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)上發(fā)生負(fù)荷側(cè)接地故障時(shí)矢量圖如下.VcVVcVbZCTVaI Ib1 c1II I0b2 c2C1IGC2I01I02在負(fù)荷側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)接地電流值如下：錯(cuò)誤!未找到引用源。-ASS檢測(cè)出來的零序電流值如下錯(cuò)誤!未找到引用源。上述的計(jì)算式可以表現(xiàn)為如以下圖式.VVbVcVbV0VcVaVac1正常運(yùn)行時(shí)A相接地故障時(shí)阻抗成分一起存在的矢量圖如下：9090V0180V00I01發(fā)生接地故障時(shí)270在實(shí)際系統(tǒng)上存在阻抗成分時(shí)的零序電壓和零序電流零序電流和零序電壓因此以零序電壓的相位角為基準(zhǔn)的零序電流的相位角位于270°四周.在電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)MPP-MPP-ASSVcVbZCTVaI Ib1 c1II I0b2 c2C1C2IGI01I02在電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，電容電流 錯(cuò)誤!未找到引用源。檢測(cè)不出來，此時(shí)零序電流值如下：錯(cuò)誤!未找到引用源。VVbV0VcVaA相接地故障時(shí)在A相發(fā)生接地故障時(shí)，如阻抗成分存在的話，零序電流的方向矢量圖如下：9090V0Ib2180V00I02270阻抗成分存在的時(shí)候電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)零序電壓和電感電流零序電壓和零序電流概要在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)上，接地電流為容性電流，零序電流超前與零序電壓，270°四周，如在電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)零序電流的相位角位于90°角四周，所以易判別接地故障的方向。依據(jù)上述結(jié)果在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，掌握器的最適當(dāng)?shù)南辔辉O(shè)定范圍是270±85°，依據(jù)線路長(zhǎng)度，線徑、接線方式不同,假設(shè)接地回路為阻容負(fù)載接地相位角在第四象限，假設(shè)接地回路為感容負(fù)載接地相位角在第三象限，動(dòng)作范圍依據(jù)線路運(yùn)行環(huán)境和條件可以調(diào)整。二、消弧線圈接地系統(tǒng)的接地保護(hù)裕誠(chéng)電氣掌握器是承受微電子技術(shù)，依據(jù)饋線接地故障穩(wěn)態(tài)重量和對(duì)接地故障線路的故障相和非故障相暫態(tài)重量進(jìn)展提取分析計(jì)算，依據(jù)零序電壓V0和零序電流I0的幅值，零序電流I0,、零序電壓V0的相位進(jìn)展分析及比較，提取出更牢靠的信號(hào)成分來作為接地故障位置的判據(jù)。適用中性點(diǎn)不接地(NUS)、經(jīng)小電阻(NRS)或經(jīng)消弧線圈(NES)接地系統(tǒng)。從故障點(diǎn)暫態(tài)電流的組成分析，主要有：1、故障相的對(duì)地電容的放電波；2、非故障相對(duì)地電容的充電波；3、消弧線圈的暫態(tài)電感電流。由于暫態(tài)接地電流的頻率很高，幅值很大，并且暫態(tài)零序電流與零序電壓之間存在著固定的相位關(guān)系。說明：由于消弧線圈的接入使NES的基波分布〔如欠或過補(bǔ)償〕與NUS的基波分布不一樣，從而適用于NUS的基波大小、相位判據(jù)對(duì)于NES〔日本判據(jù)：基波無功方向方法〕NES由于消弧線圈的接入，使得其單相接地故障判據(jù)較NUS難度增加很大，傳統(tǒng)的單一判據(jù)很難正確推斷故障或故障點(diǎn)，而綜合判據(jù)原理奇異利用了故障的暫靜態(tài)特征量，減小了單一判據(jù)而導(dǎo)致的誤判。在負(fù)荷側(cè)〔用戶側(cè)〕發(fā)生接地故障時(shí)在消弧線圈接地系統(tǒng)上發(fā)生負(fù)荷側(cè)接地故障時(shí)狀況如下.MPP-ASSVVcVbZCTVaI Ib1 c1I0LC1IGC2I01IIL02在負(fù)荷側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)電流值如下：此時(shí)從裕誠(chéng)電氣掌握器-ASS檢測(cè)出來的零序電流值如下：上述的計(jì)算式可以表現(xiàn)為如以下圖式.VVbVcVbVVc0VaVaILc1正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生A相接地故障時(shí)在A相發(fā)生接地故障時(shí)，零序電壓和零序電流如下,在實(shí)際系統(tǒng)線路上除了純電感成分和對(duì)地電容成分以外，阻抗成分也一起存在。因此考慮電阻因素可以表現(xiàn)為如下公式：上述的計(jì)算式可以表現(xiàn)為如以下圖式.對(duì)零序電壓的電容電流位于90°以上角度，電感電流位于-90°以下角度。2702700270000V0VaV0180000Va1800ILIL900900發(fā)生接地故障時(shí)在實(shí)際系統(tǒng)上零序電壓和電容電流,電感電流零序電壓和電容電流,電感電流過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償時(shí)零序電壓和零序電流的關(guān)系如下：27027002700V0V0I000 1800 00 1800I0ILIL900900過補(bǔ)償時(shí)過補(bǔ)償時(shí)欠補(bǔ)償時(shí)零序電壓和零序電流零序電壓和零序電流90°~＜180°范圍，在欠補(bǔ)償時(shí)位于＞180°~＜270°范圍。在電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)VcVVcVbZCTVaI Ib1 c1II0b2 Ic2LC1C2IGI01I02IL在電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，電容電流 錯(cuò)誤!未找到引用源。和電感電流 錯(cuò)誤!未找到引用源。不被檢測(cè)出來，零序電流值如下：VVbV0VcVa發(fā)生A相接地故障時(shí)考慮阻抗成分的零序電流的方向如下：2700 2700V000V01800 001800900900在實(shí)際系統(tǒng)上在電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)零序電壓和電容電流零序電壓和零序電流在電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，以零序電壓的相位為基準(zhǔn)，零序電流的相位位于＞0°~＜90°角度范圍，概要在消弧線圈接地系統(tǒng)中，如消弧線圈的電感補(bǔ)償值充分補(bǔ)償于線路電容值條件時(shí)〔即IL＞IC〕，在負(fù)荷側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)零序電流值微小，零序電壓和零序電流位于180差。但此時(shí)可以造成線路諧振，所以發(fā)生過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)膯栴}。按上述計(jì)算方法，尤其經(jīng)消弧線圈(NES段和線路末端，在負(fù)荷側(cè)發(fā)生接地故障，過補(bǔ)償時(shí)位于＞90°～＜180°角度范圍，如欠補(bǔ)償時(shí)位于＞180°～＜270°角度范圍。在電源側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，位于＞0°～＜90°角度范圍。所以，裕誠(chéng)電氣掌握器-ASS的最適當(dāng)?shù)南辔辉O(shè)定范圍是180o±85°。無論安裝在變電站出線端、線路中段和線路末端，依據(jù)零序電壓V0和零序電流I0的幅值以及零序電流I0,零序電壓V0的相位能準(zhǔn)確判定接地故障和故障點(diǎn)位置。裕誠(chéng)電氣掌握器-ASS的接地故障的判據(jù)原理1、接地故障的判據(jù)原理單相接地保護(hù)、高阻抗接地故障保護(hù)和斷線保護(hù)功能的判據(jù)：承受微電子技術(shù)，依據(jù)饋線接地故障穩(wěn)態(tài)重量和對(duì)接地故障線路的故障相和非故障相暫態(tài)重量進(jìn)展提取分析計(jì)算，依據(jù)零序電壓V0和零序電流I0的幅值、零序電流I0,零序電壓V0的相位進(jìn)展分析及比較，提取出更牢靠的信號(hào)成分來作為接地故障位置的綜合判據(jù)，準(zhǔn)確、快速地推斷接地故及故障點(diǎn)位置；2、接地故障的檢測(cè)過程1〕裕誠(chéng)電氣掌握器-ASS采集故障線路暫態(tài)重量為主作為故障計(jì)算分析依據(jù)，結(jié)合采集穩(wěn)態(tài)重量作為比較參數(shù)，承受以下三個(gè)因素和綜合比較判據(jù)來推斷接地故障與否和區(qū)內(nèi)或區(qū)外的接地故障。①零序電流I0的大?、诹阈螂妷篤0的大小③以零序電壓V0比較零序電流I0的相位角2〕零序電流I0的檢測(cè)過程如下.零序電壓V0的計(jì)算過程如下.零序變流器干擾防止零序變流器干擾防止信號(hào)變換CT保護(hù)回路回路回路干擾過濾器過濾回路數(shù)字式測(cè)量及變換回路計(jì)算電壓電壓傳感器干擾整合傳感器保護(hù)回路防止回路回路干擾數(shù)字式測(cè)量及過濾器過濾回路變換回路計(jì)算接地故障的推斷過程接地故障電流接地故障電流故障電壓值值超過超過VIMTA±TAW0 0范圍內(nèi)負(fù)荷側(cè)接地故障VI0 0MTA±TAW范圍內(nèi)電源側(cè)接地故障設(shè)定相位角〔經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)〕IVIV說明：如是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，設(shè)定相位角為：MTA基相位角2700.TAW相位角范圍±850.單相接地故障判據(jù)：以V0(零序電壓)相位角為設(shè)定基準(zhǔn)，MTA是基相位角，TAW是相位角的范圍。如在MTA±TAW的范圍(劃斜線的范圍)滿足零序電流I0和相位即推斷為區(qū)內(nèi)故障〔負(fù)荷側(cè)接地故障〕。在其(劃斜線的范圍)范圍外推斷為區(qū)外故障〔電源側(cè)故障〕。即，這種補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過電壓的危急，因而得到了廣泛的應(yīng)用。承受過補(bǔ)償后，通序方向保護(hù)無法檢測(cè)出已接地的故障線路。因此不接地系統(tǒng)中常用的零序電流選線原理和零序功即，這種補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過電壓的危急，因而得到了廣泛的應(yīng)用。承受過補(bǔ)償后，通序方向保護(hù)無法檢測(cè)出已接地的故障線路。因此不接地系統(tǒng)中常用的零序電流選線原理和零序功1、 穩(wěn)態(tài)I0，V0I0原理的判據(jù)存在問題在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，會(huì)造成承受穩(wěn)態(tài)零序電流〔I0〕原理、零序功率方向〔V0I0〕原理的接地故障為判據(jù)的正確率急劇下降。其緣由是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，電容電流分布的狀況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)不一樣了。假設(shè)補(bǔ)償以后的接地電流 大于本身線路電容電流，且方向由線路流向母線，故障線路欠補(bǔ)償IL＜IC∑時(shí)假設(shè)補(bǔ)償以后的接地電流 大于本身線路電容電流，且方向由線路流向母線，故障線路假設(shè)補(bǔ)償以后的接地電流 小于本身線路電容電流，故障線路零序電流不但大小變化，零序電流將削減。假設(shè)補(bǔ)償以后的接地電流 小于本身線路電容電流，故障線路零序電流不但大小變化，且方向也變?yōu)橛赡妇€流向線路。b.b.當(dāng)過補(bǔ)償時(shí)，過故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流，它與零序電壓的相位關(guān)系和非故障線路電過故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流，它與零序電壓的相位關(guān)系和非故障線路電容電流與零序電壓的相位關(guān)系一樣，數(shù)值也和非故障線路的容性電流相差無幾，故零序過流、零 率方向選線原理已不能承受。〔指深圳日高、平高安川的方向接地判據(jù)〕c.c.目前在配網(wǎng)接地檢測(cè)中還存在的問題有：故障信號(hào)疊加在負(fù)載電流上、穩(wěn)態(tài)幅值較小〔故障信號(hào)疊加在負(fù)載電流上、穩(wěn)態(tài)幅值較小〔與消弧線圈的補(bǔ)償狀況有關(guān)〕、環(huán)境的電磁干擾等影響著故障分辯的正確性；系統(tǒng)運(yùn)行方式多變、故障狀態(tài)多變、不確定因素多，故要求檢測(cè)方法具有更強(qiáng)的適應(yīng)力量〔單一的承受穩(wěn)態(tài)零序電流〔I0〕原理為判據(jù)，盡管提高了ZCT的檢測(cè)精度，但在使用上存在較大的局限性，也已不能全部、準(zhǔn)確推斷故障，〕；變電站的專用選線裝置接線簡(jiǎn)單，并與饋線故障點(diǎn)相距又遠(yuǎn)，保護(hù)不一體，影響了對(duì)故障點(diǎn)的在線參數(shù)感測(cè)的精度和準(zhǔn)確性，不利于饋線自動(dòng)化。2、裕誠(chéng)電氣掌握器接地故障保護(hù)的判據(jù)要提高小電流接地系統(tǒng)單相接地故障推斷的正確率，必需承受先進(jìn)、可行的保護(hù)原理，并對(duì)2、裕誠(chéng)電氣掌握器接地故障保護(hù)的判據(jù)要提高小電流接地系統(tǒng)單相接地故障推斷的正確率，必需承受先進(jìn)、可行的保護(hù)原理，并對(duì)接地故障的推斷依據(jù)2個(gè)以上的判據(jù)，單相接地故障保護(hù)的正確率才能到達(dá)較高的水平。裕誠(chéng)電氣掌握器是依據(jù)饋線接地故障暫態(tài)電流重量(TransientCurrentComponent，TCC)、零序電壓V0和零序電流I0為判據(jù)，能準(zhǔn)確判定接地故障和故障點(diǎn)位置。1、依據(jù)零序電流I0的幅值；2、承受微電子技術(shù)，依據(jù)對(duì)接地故障線路的故障相和