免費下載!
[!--downpath--]目前,電力系統(tǒng)根據(jù)中性點接地形式不同可分小電壓接地系統(tǒng)(不直接接地)和大電壓接地系統(tǒng)(直接接地)。我國的現(xiàn)況是當(dāng)配電網(wǎng)在110kV以上時,主要考慮的是絕緣問題,故廣泛使用大電壓接地系統(tǒng)。66kV及以下配電網(wǎng)為了保證給用戶持續(xù)供電而大多使用小電壓接地系統(tǒng)。小電壓接地系統(tǒng)又分為三類,分別為中性點不接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)內(nèi)阻接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。
中性點不接地系統(tǒng):中性點對地是絕緣的,這些接地方法節(jié)省成本且結(jié)構(gòu)簡便,在一些電容電壓較小的系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。該系統(tǒng)在正常運行單相平衡,中性點對地電流為零,各相電流滯后電壓90°,線路中沒有零序電流。
中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng):隨著配電網(wǎng)規(guī)模變化,不接地系統(tǒng)出現(xiàn)故障電壓變大且存在電弧很難自熄的問題,由此出現(xiàn)了經(jīng)消弧線圈系統(tǒng)(也叫諧振接地系統(tǒng)),即在中性點處聯(lián)接一個電感線圈,借助電感線圈形成的電壓來補償線路過大的電容電壓,接地電壓變小,電弧更好熄滅。
中性點經(jīng)內(nèi)阻接地系統(tǒng):經(jīng)內(nèi)阻接地就是在中性點與大地間接入一個合適的內(nèi)阻,可理解為該內(nèi)阻和線路中電容產(chǎn)生并聯(lián)關(guān)系。因為接地內(nèi)阻的減振作用可以較好的抑制弧光過電流,而且不須要像經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)嚴(yán)格匹配電容電壓。故障后接地電壓更大,有利于故障選線,但對設(shè)備絕緣要求更高。
明天主要討論的是中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。
經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)故障剖析
●穩(wěn)態(tài)特點剖析●
中性點不直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時,全系統(tǒng)伴隨零序電流的形成會有零序電壓形成,所有非故障線路上器件的對地電容電壓之和在數(shù)值上等于故障線路的零序電壓,故障相電壓方向從線路流向母線,與非故障線路相反。
因為消弧線圈的補償作用,促使故障電壓方向變?yōu)榕c非故障線路相同(過補償時),因而,基于穩(wěn)態(tài)量選線原理的選線方式無法奏效。
●暫態(tài)特點剖析●
當(dāng)發(fā)生故障后半個周期到一個周期內(nèi)被覺得是暫態(tài)時期,通常暫態(tài)期零序電壓幅值比較大,是穩(wěn)態(tài)期幾倍到幾十倍,且有高頻份量。
配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時,全網(wǎng)路的暫態(tài)電容電壓相當(dāng)于放電電壓和充電電壓這兩個電容電壓之和:
放電電壓,此電壓方向由母線流向故障點處,是因為故障線路的電流忽然減少而形成;充電電壓,該電壓通過電源產(chǎn)生回路,是因為非故障線路的電流忽然下降而形成。
通常在相電流接近最大值時刻較多地發(fā)生接地故障,此時電容電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電感電壓,消弧線圈補償作用可以忽視不計,所以可以覺得中性點不接地系統(tǒng)和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生故障時的暫態(tài)特點是相像的,因而可以借助故障時的暫態(tài)特點作為選線的基本根據(jù)。
常用選線裝置原理
并聯(lián)中電阻投切
并聯(lián)中電阻投切的選線方式本質(zhì)上是基于穩(wěn)態(tài)量的選線方式。
系統(tǒng)發(fā)生三相接地障時,對于瞬時接地故障:因為流過消弧線圈的電感性電壓與流入接地點的電容性電壓相位相反零序電流過大怎么解決,接地弧道中所剩殘流很小,頓時接地將自行消失;連任線裝置判斷故障為永久性故障時,經(jīng)一定延時后投入并聯(lián)內(nèi)阻(投入時間大于一秒),在中性點電流作用下,并聯(lián)內(nèi)阻會形成有功電壓份量。
該電壓份量只通過接地點流過故障線路的故障相,使故障線路的零序電壓減小,且遠(yuǎn)小于非故障線路的零序電壓。并聯(lián)內(nèi)阻形成的電壓方向與系統(tǒng)零序電流方向相反,使故障線路的零序電壓減小好多,但是非故障線路零序電壓的大小仍為自身對地電容電壓。
因而在故障選線時,通過對比各線路的零序電壓大小,其中零序電壓最大的為故障線路;或比較各線路有功電壓的大小及相位,其中有功份量最大且與零序電流方向相反的為故障線路。
暫態(tài)選線原理
暫態(tài)選線方式主要包括暫態(tài)電壓群體比較與暫態(tài)(無功功率)方向兩種。
暫態(tài)電壓群體比較選線的根據(jù)是:故障線路暫態(tài)零序電壓幅值最大,流向與完善線路相反,如右圖所示。選線裝置比較變電廠各出線的暫態(tài)零序電壓零序電流過大怎么解決,將暫態(tài)電壓幅值最大、極性與其他線路相反的線路選為故障線路;在所有出線暫態(tài)電壓極性一致時,判為母線接地故障。
暫態(tài)(無功功率)方向的原理為:在某一選取的低頻區(qū)段內(nèi),所有完善線路分別可用一集中電容等效。在該選取頻段內(nèi),故障線路的暫態(tài)零序電壓或無功功率方向與非故障線路相反:完善線路的暫態(tài)容性無功功率從母線流向線路,方向為正;故障線路的暫態(tài)容性無功功率從線路流向母線,方向為負(fù)。
有點繞?沒關(guān)系,我們仔細(xì)研究一下。
我們都曉得電容電壓、電容和電流這兩者之間的物理關(guān)系:
對于非故障線路來說:
對于故障線路來說:
Ck為第k條非故障線路的等效電容,Coh為所有非故障線路的零序電容之和。
暫態(tài)方向的原理就是通過判定電流變化率與電壓間的正負(fù)關(guān)系來檢查故障線路的。
故障線路:
非故障線路:
由上圖可見,特定頻帶內(nèi)故障線路零序電流行列式與電壓波形一直保持反極性,非故障線路零序電流行列式與電壓的波形一直同極性,保證了接地故障方向測量的可靠性。