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[!--downpath--]目前,电力系统根据中性点接地形式不同可分小电压接地系统(不直接接地)和大电压接地系统(直接接地)。我国的现况是当配电网在110kV以上时,主要考虑的是绝缘问题,故广泛使用大电压接地系统。66kV及以下配电网为了保证给用户持续供电而大多使用小电压接地系统。小电压接地系统又分为三类,分别为中性点不接地系统、中性点经内阻接地系统、中性点经消弧线圈接地系统。
中性点不接地系统:中性点对地是绝缘的,这些接地方法节省成本且结构简便,在一些电容电压较小的系统中应用广泛。该系统在正常运行单相平衡,中性点对地电流为零,各相电流滞后电压90°,线路中没有零序电流。
中性点经消弧线圈接地系统:随着配电网规模变化,不接地系统出现故障电压变大且存在电弧很难自熄的问题,由此出现了经消弧线圈系统(也叫谐振接地系统),即在中性点处联接一个电感线圈,借助电感线圈形成的电压来补偿线路过大的电容电压,接地电压变小,电弧更好熄灭。
中性点经内阻接地系统:经内阻接地就是在中性点与大地间接入一个合适的内阻,可理解为该内阻和线路中电容产生并联关系。因为接地内阻的减振作用可以较好的抑制弧光过电流,而且不须要像经消弧线圈接地系统严格匹配电容电压。故障后接地电压更大,有利于故障选线,但对设备绝缘要求更高。
明天主要讨论的是中性点经消弧线圈接地系统。
经消弧线圈接地系统故障剖析
●稳态特点剖析●
中性点不直接接地系统发生接地故障时,全系统伴随零序电流的形成会有零序电压形成,所有非故障线路上器件的对地电容电压之和在数值上等于故障线路的零序电压,故障相电压方向从线路流向母线,与非故障线路相反。
因为消弧线圈的补偿作用,促使故障电压方向变为与非故障线路相同(过补偿时),因而,基于稳态量选线原理的选线方式无法奏效。
●暂态特点剖析●
当发生故障后半个周期到一个周期内被觉得是暂态时期,通常暂态期零序电压幅值比较大,是稳态期几倍到几十倍,且有高频份量。
配电网发生接地故障时,全网路的暂态电容电压相当于放电电压和充电电压这两个电容电压之和:
放电电压,此电压方向由母线流向故障点处,是因为故障线路的电流忽然减少而形成;充电电压,该电压通过电源产生回路,是因为非故障线路的电流忽然下降而形成。
通常在相电流接近最大值时刻较多地发生接地故障,此时电容电压远远小于电感电压,消弧线圈补偿作用可以忽视不计,所以可以觉得中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统发生故障时的暂态特点是相像的,因而可以借助故障时的暂态特点作为选线的基本根据。
常用选线装置原理
并联中电阻投切
并联中电阻投切的选线方式本质上是基于稳态量的选线方式。
系统发生三相接地障时,对于瞬时接地故障:因为流过消弧线圈的电感性电压与流入接地点的电容性电压相位相反零序电流过大怎么解决,接地弧道中所剩残流很小,顿时接地将自行消失;连任线装置判断故障为永久性故障时,经一定延时后投入并联内阻(投入时间大于一秒),在中性点电流作用下,并联内阻会形成有功电压份量。
该电压份量只通过接地点流过故障线路的故障相,使故障线路的零序电压减小,且远小于非故障线路的零序电压。并联内阻形成的电压方向与系统零序电流方向相反,使故障线路的零序电压减小好多,但是非故障线路零序电压的大小仍为自身对地电容电压。
因而在故障选线时,通过对比各线路的零序电压大小,其中零序电压最大的为故障线路;或比较各线路有功电压的大小及相位,其中有功份量最大且与零序电流方向相反的为故障线路。
暂态选线原理
暂态选线方式主要包括暂态电压群体比较与暂态(无功功率)方向两种。
暂态电压群体比较选线的根据是:故障线路暂态零序电压幅值最大,流向与完善线路相反,如右图所示。选线装置比较变电厂各出线的暂态零序电压零序电流过大怎么解决,将暂态电压幅值最大、极性与其他线路相反的线路选为故障线路;在所有出线暂态电压极性一致时,判为母线接地故障。
暂态(无功功率)方向的原理为:在某一选取的低频区段内,所有完善线路分别可用一集中电容等效。在该选取频段内,故障线路的暂态零序电压或无功功率方向与非故障线路相反:完善线路的暂态容性无功功率从母线流向线路,方向为正;故障线路的暂态容性无功功率从线路流向母线,方向为负。
有点绕?没关系,我们仔细研究一下。
我们都晓得电容电压、电容和电流这两者之间的物理关系:
对于非故障线路来说:
对于故障线路来说:
Ck为第k条非故障线路的等效电容,Coh为所有非故障线路的零序电容之和。
暂态方向的原理就是通过判定电流变化率与电压间的正负关系来检查故障线路的。
故障线路:
非故障线路:
由上图可见,特定频带内故障线路零序电流行列式与电压波形一直保持反极性,非故障线路零序电流行列式与电压的波形一直同极性,保证了接地故障方向测量的可靠性。