单相接地电容电流

单相接地电容电流（精选9篇）

单相接地电容电流 第1篇

《煤矿安全规程》第四百五十七条规定：“矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置。”为保证煤矿供电的安全，对我国现阶段限制单相接地电容电流的措施进行分析比较，并根据本单位的实际情况，给出了相应的抑制措施。

1 单相接地电容电流的危害

电力系统中性点接地方式有两大类:一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大接地电流系统;另一类是中性点不接地，经过消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地电流系统。其中采用最广泛的是中性点不接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。煤矿井下供电采用中性点不接地系统。中性点不接地的高压电网中，单相接地电容电流的危害主要体现在四个方面。

1.1 弧光接地过电压危害

现有的运行规程规定：“中性点非有效接地系统发生单相接地故障后，允许运行两小时”，但规程未对“单相接地故障”的概念加以明确界定。如果单相接地故障为金属性接地，不存在什么问题。但如果是非金属性接地，并且出现为较长电缆线路时，则会不同。其原因是电缆线路较长时，对地电容电流相当大，据对我公司5个变电站电容电流实测，最大已达到45A，最小也有32A。当系统发生单相接地时，过大的电容电流形成的电弧极不容易熄灭，极可能演化成间歇性弧光接地，产生的弧光接地过电压，会在系统中产生最高值达3.5倍相电压的过电压。这样高的过电压如果数小时作用于电网，势必会造成电气设备内绝缘的积累性损伤，在全相间的绝缘薄弱环节造成绝缘对地击穿，引发相间短路的重大事故。

1.2 造成接地点热破坏及接地网电压升高

单相接地电容电流过大，使接地点热效应增大，对电缆等设备造成热破坏。该电流流入接地网后由于接地电阻的原因，使整个接地电网电压升高，危害人身安全。

1.3 交流杂散电流危害

电容电流流入大地后，在大地中形成杂散电流。该电流可能产生火花，引燃可燃气体、煤尘爆炸等，从而造成雷管先期放炮，并且腐蚀水管、气管等金属设施。

另外，接地电弧还会直接引起火灾, 甚至直接引起可燃气体、瓦斯、煤尘爆炸。

2 现阶段限制单相接地电容电流的措施分析

目前，国内限制单相接地电容电流的措施主要有：利用消弧线圈的电感电流补偿电容电流、中性点经小电阻接地降低弧光接地过电压、采用消弧及过电压保护装置将电弧接地快速转化为金属性接地等。

2.1 消弧线圈的补偿作用

(1)消弧线圈对于以架空线路为主的变电站的作用

中性点非直接接地系统发生单相接地时，三相电压是对称的，仍然可以继续供电。由于消弧线圈的电感电流补偿了电容电流，使得故障点的电弧能够自行熄灭，这就大大减小了因大风、雷雨、树木等影响而引起直接的相间弧光短路的可能性。一旦电弧自行熄灭后，架空线路的绝缘又可以完全恢复。

(2)消弧线圈在以电缆线路为主的变电站的作用

为了限制单相接地电容电流不超过20A，我公司地面变电站6kv系统均装设了消弧线圈。前几年运行效果不错，但随着矿井的生产，电缆线路逐渐增加，以及现有电缆线路随着运行时间的加长绝缘逐渐老化，近几年来因弧光接地过电压引起的电缆放炮等绝缘事故越来越多。如07年1月11日新桥变电站，因压风机一回电缆被车撞破，造成6KVⅡ段B相接地，在处理过程中突然6111(井下中央变电所二回)跳闸，事后检查发现是由于弧光接地过电压的原因，造成6111电缆接头处击穿短路。

(3)消弧线圈在架空线路和电缆线路中的比较

电缆线路发生单相电弧接地时，电弧电流以高频电流为主，而消弧线圈只能补偿工频电流的90～95%，对于高频电流根本起不到补偿作用，消弧线圈无法减轻高频电弧电流对故障点的破坏。而电缆线路的绝缘水平低于架空线路，对弧光接地过电压的承受能力远远低于架空线路，一旦发生弧光接地，电弧燃烧时高温将直接破坏故障点的相间绝缘，以至于在几分钟之内就会发展成相间短路事故。同时弧光接地引起的高幅值过电压，加剧了电缆等固体绝缘的积累性破坏，最终在非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成相间短路事故。大量运行经验证明，发生单相接地后，很快发展成为相间短路事故，造成一个或多个回路开关速断跳闸。

2.2 中性点经小电阻接地

因为消弧线圈在运行中存在上述诸多问题，我国许多地区及石油化工系统逐步将经消弧线圈接地改为经小电阻接地方式。

中性点经小电阻接地，从根本上解决了消弧线圈运行中带来的问题，缓解了弧光接地时过电压，但扩大了单相接地时的故障电流，加剧了故障点的烧伤，牺牲了供电的可靠性，这种方式对于煤矿供电系统是不可取的。

2.3 消弧及过电压保护装置的作用

为了解决消弧线圈不能有效抑制弧光接地过电压的问题，我公司经过考察比较，选用了消弧及过电压保护装置。其原理为:当系统发生单相弧光接地时，消弧及过电压保护装置的微机控制器立即判别故障类型和相别并向故障相的真空接触器发出动作指令，真空接触器迅速动作，把故障相在装置内直接与接地网接通，间歇性弧光接地随之转化为金属性接地。

(1)金属性接地后，非故障相上的过电压稳定在线电压，可避免发生铁磁谐振过电压，减少过电压对系统设备绝缘的积累性破坏。

(2)把接地点从井下转移到地面变电站，迅速熄灭井下电缆接地弧光，可以有效避免由于单相弧光接地过电压引起的井下火灾、瓦斯煤尘爆炸等。

(3)由于电弧被熄灭，过电压被限制在安全水平，故障不会再继续发展，为倒闸操作赢得时间，避免造成被迫停电。

消弧及过电压保护装置，自我公司陈四楼、车集变电站安装投运后，运行正常，07年1月至今共发生5起单相接地事故，消弧装置基本准确动作，系统没有再发生设备及电缆绝缘击穿事故。

但消弧装置在使用过程中，也发现存在不足之处。首先，装置本身PT在单相接地时易饱和，往往造成高压熔丝熔断;二是消弧装置和小电流接地选线冲突，由于消弧装置的作用，使小电流接地选线装置灵敏度大大降低，不利于接地故障的查找，大大延长了切除故障线路的时间，有几次接地故障的处理都远远超过规程规定的两个小时;三是故障接地线路切除后不能自动复位;四是运行维护没有依据，消弧及过电压保护装置是近几年针对消弧线圈不能消除弧光接地过电压而设计的新产品，运行维护方面没有相应的规范，给日常运行维护工作带来麻烦。

3 结束语

消弧线圈能够有效降低电网绝缘闪络(如雷击闪络)接地故障电流的建弧率，减少了线路跳闸率;金属性接地故障时，可带单相接地运行，改善了电网不间断供电，提高了供电可靠性;接地工频电流(即常称的残流)小，降低了地电位升高，减小了跨步电位差和接地电位差，减小了对低压设备的反击以及对信息系统的干扰等，但不能有效地抑制弧光接地过电压。中性点经小电阻接地，虽然缓解了弧光接地时过电压，但扩大了单相接地时的故障电流。消弧及过电压保护装置将单相间歇性弧光接地快速转化为金属性接地，解决了弧光接地时过电压，但还有和小电流接地选线不配合、不能自动复位等不足。以上每种方式，都具有各自的优点和缺点，所以，选用何种方式必须从本单位供电系统的实际出发，权衡利弊，择利大于弊，不应死搬硬套。

摘要：文章阐述了矿井高压电网单相接地电容电流的危害, 分析并总结了目前各种电容电流的抑制措施的特点, 最后, 根据现场实际情况选用消弧及过电压保护装置来抑制单相接地电容电流, 取得了满意的效果。

关键词：单相接地,电容电流,抑制措施

参考文献

单相接地电容电流 第2篇

【关键词】小电流接地系统;单相接地;故障处理

引言

电力系统按接地处理方式可分为大电流接地系统（包括直接接地，电抗接地和低阻接地）、小电流接地系统（包括高阻接地，消弧线圈接地和不接地）。小电流接地系统包括非有效接地系统和谐振接地系统这两类系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小很多，用户的供电不会受到影响，所以故障线路不需要马上断开，保证了供电的可靠性。因此，小电流接地方式在我国的中压配电网中占绝大多数。

单相接地故障是电力系统中最常见的故障。小电流接地系统中发生单相接地故障时，由于故障点流过的电流很小，且电网的三相线电压仍保持对称关系，不影响系统的供电，所以一般允许继续运行1～2小时，不必立即跳闸切除故障。但故障会引起非故障相对地电压升高√3倍，持续较长时间还可能引起绝缘击穿，发生相间短路，本文重点分析了小电流接地系统接地故障的特征、现象及处理进行了分析和探讨。

1.小电流接地系统单相接地故障特征

1.1 10kV系统单相接地故障时有以下特征

1.1.1 故障相电压降低（不完全接地）或为零（完全接地），另两相电压升高，大于相电压（不完全接地）或等于线电压（完全接地），稳定性接地时电压数据无变化，若电压数据反复变化，且幅值较大，则为间歇性接地。当发生金属性接地（完全接地）时，如A相接地，则A相的电压为零，非接地相B相和C相的电压指示为线电压。当发生非金属性接地（不完全接地）时，即高电阻、电弧等单相接地时，如A相发生接地，则A相的电压降低，小于正常相电压但不为零，非接地相B相和C相电压则大于相电压，小于线电压。

1.1.2 电压互感器的二次开口三角绕组出现约100V电压（正常时只有约3V），并联有白炽灯的，灯泡会发光。

1.2 经消弧线圈接地系统特征

如果使用完全补偿，本身的电容电流将会流经未出现故障线路和出现故障线路的零序电流，从母线流出指向电容性无功功率的实际方向。在这种情况下，无法通过稳态零序电流的大小和功率方向来判断哪一条线路出现了故障。如果使用过补偿方式，本身的电容电流此时将小于流经故障的零序电流，而从方向上看，从母线流出指向线路仍然是电容性无功功率的实际方向，与未出现故障的线路的方法是不被采纳的;加之因为过补偿度不是很大，也无法轻易地利用零序电流值的不同找出故障线路。

2.处理单相接地故障的要求

2.1 寻找和处理单相接地故障时，应作好安全措施，保证人身安全。当设备发生接地时，室内不得接近故障点4m以内，室外不得接近故障点8m以内，进入上述范围的工作人员必须穿绝缘靴，戴绝缘手套，使用专用工具。

2.2 若电压互感器高压侧熔断件熔断，不得用普通熔断件代替。必须用额定电流为0.5A装填有石英砂的瓷管熔断器，这种熔断器有良好的灭弧性能和较大的断流容量，具有限制短路电流的作用。

2.3 处理接地故障时，禁止停用消弧线圈。若消弧线圈温升超过规定时，可在接地相上先作人工接地，消除接地点后，再停用消弧线圈。

3.常见故障现象及分析

3.1 绝缘监察电压表三相指示值不同：当系统发生完全接地故障时，接地相电压表指示为零，其他两相对地电压表指示升高√3倍，线电压表指示正常，此时电压互感器开口三角形有100V输出电压;当系统发生不完全接地故障时，接地相电压表指示减小，低于相电压，其他两相对地电压表指示增加，大于相电压，线电压表指示正常，此时电压互感器开口三角形有0～100V输出电压。正常情况开口三角电压为0v。稳定性接地时，电压表指示无摆动;若指示不停摆动，观察相、线电压、3U0电压无明显无变化、一般3U0电压无法扑捉，则为间歇性接地。

3.2 电弧接地：如果发生A相完全接地，则故障相的电压降低，但不为零，非故障相的电压升高到线电压。此时电压互感器开口三角处出现100V电压，电压继电器动作，发出接地信号。发生弧光接地，产生过电压时，非故障相电压很高。电压互感器高压保险可能熔断，甚至可能会烧坏电压互感器。

3.3 电压互感器高压侧出现一相（A相）断线或一次熔断件熔断：此时故障相电压降低，但指示不为零，非故障相的电压并不高。这是由于此相电压表在二次回路中经互感器线圈和其他两相电压表形成串联回路，出现比较小的电压指示，但不是该相实际电压，非故障相仍为相电压。[2]

3.4 在合空载母线时，可能发生铁磁谐振过电压：电压表一相、两相、三相指示会超过线电压或以低频摆动，表针会打到头。可分为基波谐振、高频谐振、分频谐振三种。基波谐振：一相电压低，但不为零，两相电压高，超过线电压，表针打到头。或两相电压低，但不为零，一相电压高，表针打到头;高频谐振：三相电压同时升高，远超过线电压，表针打到头。也可能一相电压上升，高于线电压，表针打到头，另两相电压下降;分频谐振：三相电压依次升高，并超过线电压，表针打到头，三相表计在同范围内低频摆动。

4.单相接地故障处理

4.1 处理步骤

4.1.1 发生单相接地故障后，值班人员应立刻作好记录，迅速报告当值调度和有关负责人員，并按当值调度员的命令寻找接地故障，先详细检查所内电气设备有无明显的故障迹象，如果不能找出故障点，再进行线路接地的寻找。

4.1.2 把电网按不同方式分割成电气上不直接连接的部分，缩小查找范围。即把电网分割成电气上不直接连接的几个部分，以判断单相接地区域。分网时，应注意分网后各部分的功率平衡、保护配合、电能质量和消弧线圈的补偿等情况。

4.1.3 利用重合闸试停线路，依次断开故障所在母线上各出线断路器（加用重合闸），若断开瞬间接地信号消失，绝缘监察电压表的指示恢复正常，即可证明所停的线路上有接地故障。对多电源线路，应采取转移负荷，改变供电方式来寻找接地故障点。

4.1.4 采用保护跳闸、重合送出的方式进行试拉寻找故障点，当拉开某条线路断路器接地现象消失，便可判断它为故障线路，并马上汇报当值调度员听候处理，同时对故障线路的断路器、隔离开关、穿墙套管等设备做进一步检查。

4.1.5 当逐路查找后仍未找到故障线路，而接地现象未消失，可考虑是两条线路同相接地或所内母线设备接地情况，进行针对性查找故障点。

4.2 处理单相接地故障应注意事项

4.2.1 有重合闸装置的断路器，拉路寻找时，应利用重合闸装置进行选线。

4.2.2 系统接地时，检查站内设备，应穿绝缘靴，接触设备外壳、构架及操作，应戴绝缘手套。随时监视远动装置，保证“四遥”正确性和完好性，即遥测、遥信、遥控、遥调。

4.2.3 系统带接地故障运行一般不超过2小时，在此期间，严密监视电压互感器运行状况。发现故障或严重异常，应断开故障线路。

4.2.4 如在大风、雷雨天气，系统频繁地瞬间接地，可将不重要的、经常出故障的、绝缘水平不高、分支多的线路停电10～20分钟。若观察不再出现瞬间接地，待风雨停后再试送电。

5.结束语

小电流接地系统发生单相接地的概率极高，故障发生时，系统仍将保持三相对称，用户基本不受影响，故允许带故障继续运行一段时间（1-2h），但非故障相电压对地电压升高可能给系统带来危害，危及系统绝缘。因此必须及时在接地初期发现并切除接地故障，避免造成两点或多点接地导致的短路故障。

参考文献

[1]张海.小电流接地系统接地故障的判断和处理[J].机电信息，2011（21）.

[2]马继政，周震等.处理小电流接地故障的新思路[J].继电器，2006（12）.

单相接地电容电流 第3篇

在供电系统中不可避免地会存在对地泄漏电流, 对于以电缆公式 (1) 中为主的煤矿6 k V高压电网, 泄漏电流的主要组成就是对地电容电流, 而当煤矿6 k V高压电网发生单相接地时, 经故障点流入大地的电流称为单相接地 (电容) 电流, 《煤矿安全规程》第457条规定:矿井高压电网, 必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20 A。

1 煤矿6 k V高压电网单相接地电容电流危害

(1) 造成人身触电事故; (2) 引起瓦斯、煤尘爆炸与电火灾; (3) 使电雷管无准备引爆; (4) 引起短路事故; (5) 接地间歇电弧引起过电压, 造成二次故障; (6) 严重影响安全生产; (7) 故障查找困难。

2 煤矿6 k V高压电网单相接地电容电流的确定

2.1 绘制煤矿6 k V供电分系统简图

分析矿井6 k V供电系统, 绘制各种运行方式下的6 k V供电分系统简图, 在供电分系统简图中标明所有6 k V架空线、6 k V动力变压器、电动机的型号、规格及容量、电缆的型号、规格、截面及长度。

2.2 计算公式

式中, Id.6为相对独立的6 k V电网单项接地电容电流 (A) ;k1为天气系数, 晴朗干燥天气k1=1, 阴雨天气k1=1.05;k2为电网中所接高压电器设备增值系数, 6 k V电网k2=1.28;∑IL.d为该6 k V电网所有有电联系的架空线路单相接地电容电流之和 (A) ;∑Ic.d为该6 k V电网所有有电联系的电缆线路单相接地电容电流之和 (A) 。

公式 (1) 中的IL.d, 根据电力工程设计手册的计算方法, 可由如下经验公式算出:

式中, U为线路额定线电压 (k V) ;L为线路长度 (km) ;1.1为系数, 因水泥杆、铁塔影响增加10%。

公式 (1) 中的Ic.d, 利用回归递推的方法, 可以得到如下比较精确的计算公式:

式中, K= (95+hiS) / (2 200+6S) ;U为电缆线路的额定电压 (k V) ;L为电缆的长度 (km) ;S为电缆芯线横截面 (mm2) ;hi为截面系数 (表1) , 如h35=5.3, h120=3.3等。

2.3 利用电容电流法测量仪测定

利用电容电流法测量仪测定在矿井最大负荷时分列运行下2段6 k V母线供电分系统的单相接地电容电流。目前, 主流接地电容电流测量仪都是采用注入信号测量法。利用变频电源分时向6 k V母线电压互感器二次开口三角注入频率不同、副值相等的电流信号, 通过测量开口三角的电压、电流及其相位角, 利用测量仪内设软件程序求解一系列方程, 即可得出此时的电网单相接地电容电流。

电容电流测量仪测量法具有安全可靠 (只向6 k V电压互感器的二次开口三角注入信号, 与一次高压没有直接的电联系) 、快速方便 (不影响生产, 不必停电) 、测量范围宽、精确度高 (测量范围可达0～200 A, 测量误差<2%) 等优点。

2.4 通过分析比较确定单相接地电容电流

分析、比较各个计算、测量得到的数据, 一般应取最大值与《煤矿安全规程》的限定值20 A进行比较, 以确定是否超限, 并作为选用自动补偿消弧线圈规格的依据。

3 限制6 k V电网单相接地电容电流的技术措施

3.1 设计措施

(1) 简化供电系统, 煤矿35 k V变电所尽量设置在本矿地面工业广场内。

(2) 地面6 k V系统中, 距离超过变、配电点0.4 km以上的负荷点尽量使用架空线。当然, 这一点要综合考虑现场的供电实际, 采用最优的供电方案。

(3) 在井下供电系统中, 尽量减少供电电缆的总长度, 部分负荷可以采用先干线、后支线放射的混合供电方式, 努力杜绝回头供电。

(4) 在供电系统中, 尽量避免使用过大的电缆截面, 通过经济电流密度计算, 选用最经济合适的电缆截面。

(5) 避免同一段6 k V母线为2个以上的矿井供电。

3.2 运行措施

(1) 两段6 k V母线应采用分列运行方式, 负荷尽量均衡。

(2) 避免6 k V干线电缆长时间空载运行。

(3) 两段6 k V母线因故不分段运行时, 应对消弧线圈补偿装置和单相接地选线保护作相应的调整。

3.3 补偿措施——消弧线圈自动补偿装置

变压器的二次绕组星形点称为中性点, 其接地方式有2类:直接接地与不直接接地。《煤矿安全规程》第443条规定:严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地变压器或发电机直接向井下供电。因为煤矿6 k V供电电网系统中, 严禁使用中性点直接接地的变压器供电。而不直接接地又分为不接地和经阻抗接地2种, 接地的阻抗又分为3种:经高阻抗、经单纯消弧线圈和经消弧线圈并联电阻接地, 我国煤矿6～10 k V电网若单相接地电流超过20 A时, 多采用中性点经消弧线圈并联接地的接地方式。即在电网三相中性点与大地间串接一电感线圈, 它在电气上并联于电网三相对地电容, 当发生单相接地故障时, 中性点对地产生零序电压, 通过消弧线圈产生入地的电感电流。由于电感电流和电容电流相位相反, 在故障点入地的电容电流被该电感电流抵消, 使总的单相接地电流减小, 一般残值控制在3～5 A的范围, 此值已引发不了间歇电弧过电压;接着由单相接地保护装置保护动作跳闸, 切断故障支路的电源, 确保矿井的安全供电。

消弧线圈仅在电网发生接地故障时起作用, 当电网正常运行时, 电网中性点对地电压接近为零, 消弧线圈中不会有电流通过, 这时的状态与中性点不接地电网相似。同时消弧线圈如果满足以下基本要求:

(1) 实时跟踪电网对地电容的变化, 随机预先接入正确的电感值, 使得补偿装置能在电网发生单相接地故障时, 适时自动提供正确的补偿性电感电流。

(2) 实现自动调节与控制, 满足无人值班的要求。

(3) 具有可靠的措施以防止电网R、L、C串联谐振的发生。

(4) 配套有相应的选择性单相接地保护装置。

当满足这几个条件之后, 就可以实现消弧线圈自动补偿。现在国内做这种消弧线圈自动补偿成套设备的厂家技术已经成熟, 在实际应用中, 我们可以选择技术比较成熟的厂家进行合作, 以保证矿井供电安全可靠。

4 结语

《煤矿安全规程》第457条规定:矿井高压电网, 必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20 A, 地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上, 必须装设有选择性的单相接地保护装置。供移动变电站的高压馈电线上, 必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。

对于接入消弧线圈自动补偿装置后, 现有地面选线和井下高爆开关中的接地保护可能失灵的问题, 比较现实的解决办法是: (1) 使用具有零序电流有功分量方向型接地保护的高爆开关; (2) 采用残余电流固定为10 A的补偿方式, 修改原接地选线保护的整定值 (变小) , 则零序功率方向和零序电流幅值接地保护原理仍然适用, 地面、井下都不必更换保护设备 (对消弧线圈自动补偿装置的性能要求较高) 。

摘要：分析了煤矿6kV电网单相接地电容电流存在的原因和危害, 提供了2种确定煤矿6kV电网单相接地电容电流的方法, 并阐述了限制煤矿6kV电网单相接地电容电流的技术措施。

关键词：煤矿,6kV电网,电容电流,限制,措施

参考文献

[1]邹有明.煤矿6kV电网单相接地电容电流及治理[D].河南理工大学, 2011

[2]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社, 2011

单相接地电容电流 第4篇

关键词：小电流接地系统；单相断线；电压

近几年，随着城市建设步伐加快，不接地系统线路接地和断相的现象有所增加，或是负载原因，或是外力破坏在本地区近年的配网线路中发生过几起。文章针对一起35kV系统单相断线故障，进行深入分析及研究。

1 故障情况

變电站一次接线如图1所示，正常运行时，35kV B站由甲线供电。某日10：06 A站35kV I母电压不平衡，A相20kV，B相20kV，C相23kV。35kV B站低压侧电压不平衡：A相6kV，B相3kV，C相3kV。令值班员现场检查。10：15发现B站负荷从23MW急剧下降至2MW。

2 处理过程

考虑故障侧10kV母线两相电压下降到正常相电压的一半，与正常侧10kV母线存在电压差，若采用10kV侧合解环调电方法，合环时将导致较大的不平衡电流，并且影响到主变的正常运行和负荷供电。因此，不宜采用10kV合解环方法调电。也考虑到35kV B站进线有备自投，且大量负荷已甩掉，所以决定直接将断线线路拉停，B站负荷靠自投恢复[1]。10：25拉停甲线后A站、B站电压恢复正常。

3 事故现象分析

中性点电压的大小与断线线路对地电容在系统中的所占份额有关，当母线上只有唯一一条线路且缺相运行时，=+ON=。实际运行时，各相对地电容不完全对称，且A站35kV I段母线上有多条线路运行，断线相对地电容电流变化不大，所以ON<，<<，、略为减小。所以A站35kV母线电压现象为断线相电压升高，正常相电压略为降低。

对于B站（负荷侧），正常运行时，10kV母线相电压三相平衡，均在6kV左右。以A相为参考相，甲线C相断线后，负荷端高压线圈上的电压为=Ue，=Ue，=0。其中，U为相电压数值。根据对称分量法，有：

从计算结果可以看出，35kV甲线C相断线时，B站10kV侧母线电压变化情况为一相（A相）对地电压正常，两相（B、C相）相电压降低至正常相电压的一半。

4 结论

①小电流接地系统线路单相断线时，如果断线相对地电容减小不多，则电源侧中性点不平衡电压不大，故障特征不明显，反映到电压互感器开口三角上电压达不到继电器的动作值时，不会发信号，但三相对地电压仍有差别，断线相电压升高，非断线相电压略降。②对于负荷侧，由于电源缺相，三相对称性被破坏，三相动力负载将全部不能运行，唯有电阻性负载可以继续存在，但不能正常工作，因此将失去大部分负荷，通过Y/Δ-11变换后，低压侧三相对地电压严重不平衡，一相正常，其他两相降为1/2相电压。变压器后备保护的负序电压元件将会动作，但由于没有零序分量，母线接地告警装置不会动作，因此故障特征比较明显，可以作为断线判据。

所以，在中性点不接地系统中判别断线的依据在负荷侧，而不在电源侧。线路缺相运行，不仅影响供电质量，且严重影响负载设备的正常运行，甚至使负载电机等设备损坏，所以必须立即退出运行。

参考文献：

单相接地电容电流 第5篇

我国3~66 k V中压电网的中性点一般采用非有效接地方式, 当发生单相接地故障时流过故障点的电流很小, 所以称为小电流接地电网, 具体包括3种:中性点不接地系统NUS;中性点经消弧线圈接地系统, 也称谐振接地系统NES;中性点经电阻接地系统NRS。单相接地故障时线电压仍保持对称, 且故障电流很小, 不影响对负荷连续供电, 故一般情况下不必立即跳闸, 规程规定可继续运行l~2 h。尽管小电流接地故障不影响电网的正常运行, 但由此引起的过电压会危害电网绝缘, 长时间运行就易使故障扩大成两点或多点接地短路, 弧光接地还会引起全系统过电压, 进而损坏设备, 危害系统安全运行, 所以必须及时找到故障线路并予以切除。

小电流接地系统, 特别是谐振接地系统故障信号小, 不易辨别, 给继电保护和故障选线带来了很大的困难。近年来, 随着电力系统自动化系统的深入应用, 相继出现了一些微机型接地选线装置和适合微机实现的选线理论。到目前为止, 基于不同选线理论的产品已经很多。但在实际应用中, 现有的故障选线原理其效果并不十分理想。本文较为全面地对现有的选线方法进行了总结并分析其利弊。

1 小电流接地系统故障信号特征分析

1.1 故障稳态信号特征分析

小电流接地系统中的中性点不接地系统发生单相接地故障时, 假设线路电阻为零, 则负荷电流在线路上没有压降, 故障相电压为0, 非故障相电压升高为倍, 每条线路的三相对地电容相等, 分别为C0Ⅰ和C0Ⅱ;母线及电源对地电容为C0G。当线路Ⅱ的A相发生金属性接地故障时, 系统稳态的电容电流分布和零序等效网络分别如图1和图2所示。

由图1和图2可以看出, 小电流接地故障的稳态电气量还具有以下特征: (1) 流过故障点的电流数值是正常运行状态下电网三相对地电容电流之和。 (2) 母线处非故障相线路零序电流为线路本身对地电容电流, 其方向由母线流向线路。 (3) 母线处故障相中故障线路的零序电流为电网所有非故障元件对地电容电流之和, 幅值一般远大于非故障线路, 其方向由线路流向母线。

对于谐振接地系统的单相接地故障, 系统容性电流的分布与不接地电网单相接地故障分布是一样的;不同的是在系统的中性点处, 通过消弧线圈接地点注入一个感性电流来抵消接地点的容性电流。根据补偿度的不同可分为全补偿、欠补偿和过补偿。为了防止线路发生串联谐振, 在电力系统中普遍采用过补偿, 采用过补偿方式时, 一方面, 补偿后的残余电流呈感性, 这时母线处故障线路的零序电流是本身对地电容电流和接地点残余电流之和, 其方向是由母线流向线路, 与非故障线路的零序电流方向一致。因此, 难以根据电流的方向来判别故障线路。另一方面, 由于过补偿度不大, 残余电流比较小, 甚至小于非故障相的零序电流, 所以很难根据零序电流的幅值来判别故障线路。

1.2 故障暂态信号特征分析

小电流接地系统发生单相接地故障时, 会发生很强烈的振荡过程, 这些丰富的暂态信号幅值大、频谱范围广, 为识别接地线路提供了丰富的信息, 所以如何有效地提取故障特征分量是进行暂态分析的目的。

在一般情况下, 电网绝缘击穿接地是在相电压最大时发生的, 此时可以将暂态电容电流看成是两个电容电流之和:由于故障相电压突然降低而引起放电电容电流, 电流由母线流向故障点, 放电衰减很快, 其振荡频率高达数千赫兹, 振荡的频率主要决定于线路的参数、故障点的位置及过渡电阻的大小;由于非故障相电压升高而引起充电电容电流, 此电流通过电源形成回路。由于整个回路的电感较大, 因此充电电流衰减较缓慢, 振荡也低, 仅为数百赫兹。中性点经消弧线圈接地的电网, 由于暂态电感电流的最大值出现在相电压过零瞬间, 而当故障发生在相电压接近最大值瞬间时, 电感电流几乎为0, 因此暂态电容电流较暂态电感电流大很多, 所以在同一电网中, 不论中性点是绝缘还是经消弧线圈接地, 相电压接近最大值发生故障瞬间, 其过渡过程是相似的。

综上所述, 利用暂态信号幅值的特点作为选线判据, 存在一点不足, 对于相电压不是接近最大值时发生的故障有可能发生误判。

2 稳态信号的单相接地故障选线方法

2.1 零序电流幅值比较法

零序电流幅值比较法简称幅值法, 其原理是通过比较零序电流幅值的大小, 零序电流最大的线路为故障线路。现在常见的是群体比幅法, 基于微机技术采集并比较接地母线上所有出线零序电流, 将幅值最大的线路选为故障线路。群体比幅法提高了检测可靠性和灵敏度, 但在系统某条线路电容电流大于其他各线路电容电流之和的情况下, 会出现误判断。此外当接地电阻较大时, 各条线路的零序电流趋于一致, 以及受CT不平衡的影响, 选线也很困难。小电流接地故障往往伴随有间歇性拉弧现象, 由于没有一个稳定的接地电流, 因此也可能造成选线失败。一些装置在试验室模拟试验, 甚至在现场进行人工接地试验时选线结果很准确, 但实际应用效果却并不好, 这是因为模拟试验时线路导体与地之间是金属性接触, 与实际运行中的绝缘击穿现象并不完全相同。由于该电网中消弧线圈补偿电流的存在, 往往使故障线路电流幅值小于非故障线路, 因此幅值法不适用于谐振接地电网。

2.2 零序电流有功分量法

零序电流有功分量是基于消弧线圈只能补偿故障点的容性无功电流而不能补偿有功电流这一特点提出来的。一般来说, 在谐振接地系统中, 当发生单相接地时, 同正常线路相比, 故障线路中零序电流所含有功分量较大。这一有功分量主要来自消弧线圈本身的电阻损耗和接地点电弧的有功功率损耗。根据有功分量的分布特点, 选线装置可以采集系统中性点位移电压和各线路的零序电流计算并比较各线路零序有功功率的大小与方向来确定故障线路。

有功分量法的优点是不受消弧线圈的影响, 且与零序电压、零序电流的极性无关, 一般故障线与非故障线有功分量大小差别较大。但是它受电网结构影响较大, 当电网出线较少, 各线路零序阻抗差异较大时, 检测灵敏度低, 可靠性得不到保障;有功分量也存在幅值太小的问题, 而且受CT不平衡电流影响很大。

2.3 零序电流方向法

零序电流方向法简称方向法或相位法, 它利用故障线路零序电流与非故障线路方向相反的特点选择故障线路。一种实现方法是检测零序功率方向, 如果某线路的零序无功功率方向为正, 即零序电压超前零序电流90°, 则说明零序电容电流的方向是由线路流向母线, 该线路被选为故障线路;另一种方法是群体比相法, 选择3个以上幅值最大的线路零序电流, 比较它们之间的相位, 相位与其他线路相反的线路被选为故障线路。与幅值法相比, 方向法有较高的检测灵敏度, 但仍然存在不适用于谐振接地电网的缺点。因为在过补偿或完全补偿状态下, 故障线路零序电流的方向与非故障线路相同;对间歇性接地故障来说, 零序电流波形畸变严重, 难以计算其相位, 方向法比幅值法更容易出现误判断。

2.4 5次谐波法

由于NES系统电感值是针对基波频率设定的, 且基波电抗和电网对地基波总容抗近似相等。因此对于高次谐波而言, 电抗值远大于电网对地容抗值, 消弧线圈对于高次谐波电流的补偿作用很小, 对高次谐波回路可近似看做中性点不接地系统, 此时可以利用谐波电流比幅比相原理作为选线判据。配电网中5次谐波的含量最为丰富, 实际应用中多以5次谐波分量为选线依据。

5次谐波法选线装置在我国应用较多, 但效果并不好, 主要有以下几点原因: (1) 电网中的谐波分量较之基波分量要小很多, 对于高阻接地或线路较短情况, 谐波分量的检测和提取更为困难; (2) 受接地过程中产生的谐波含量的影响较大, 灵敏度低。这些固有缺陷不易改善, 限制了其应用。

2.5 负序电流法

利用负序电流的通路特征来判断故障线路的方法, 突破了以零序电流的分布及特征差异构造选线判据的传统方法。但是负序电流法相对零序电流法存在的最大问题是:由于用户配电变压器高压侧中性点不接地, 低压侧中性点直接接地, 这使得负载不平衡产生的负序电流可以在高压侧流通, 但是零序电流不会在高压侧流通。因此无论系统带何种类型的负载, 基于零序电流的相关判据均不会受到影响。由于我国低压用户广泛存在着单相负荷, 负载不平衡现象比较严重, 所以负序电流法的实际应用效果并不理想。

2.6 零序导纳法

零序导纳法的基本原理是利用故障线路的零序导纳在接地时发生变化实现选线的。不论是中性点不接地系统、中性点谐振接地系统, 故障期间测得的非故障线路零序导纳为该线路的实际导纳 (由泄漏电导和线路的对地电容电纳组成) ;测得的故障线路零序导纳的大小和方向发生与其实际零序导纳相比将发生变化。利用此特点, 将各条线路实际零序导纳的大小、相位记忆下来, 与故障时测得的各线路的零序导纳进行比较, 导纳大小或相位发生变化的线路即为故障线路。

2.7 S注入法

S注入法是通过在电压互感器的二次侧接地相注入信号, 该信号感应到系统一次侧, 并通过接地点构成回路, 可以在配电网出线端检测注入信号的强弱判断故障线路。

S注入法选线对金属性接地和低阻接地取得了较好的选线效果, 但是辨识高阻接地的能力较弱。原因在于:注入信号不仅可以通过接地点对地构成回路, 还可以通过线路对地分布电容、中性点消弧线圈回流, 如果接地电阻远大于电容容抗和消弧线圈感抗, 那么大部分注入信号均被后两者分流, 流入接地点的信号电流很小, 并且故障线路的信号电流并不一定是最大值。

2.8 注入变频信号法

注入变频信号的接地故障辨识和选线方法通过从中性点电压互感器注入电网谐振频率信号, 并测量零序信号电压, 计算接地电阻, 进行高阻接地故障辨识;通过测量各出线零序信号功角来计算线路阻尼率, 进行故障选线。注入电网谐振频率信号的优点是:理论上电网的等效阻抗为纯阻性, 仅需要判断电阻值的变化即可确定是否发生接地故障, 并可以计算故障电阻大小。该方法存在的问题是:由于注入信号的电流幅值很小, 能检测到的信号较微弱对测量装置的精度要求很高。

3 暂态信号的单相接地故障选线方法

3.1 首半波法

首半波法原理是基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一假设, 发生接地后第一个半周期内, 故障线路暂态零序电流和电压首半波的幅值和方向均与正常情况不同的特点, 即可实现选线但故障发生在相电压过零值附近时, 首半波电流暂态分量值较小, 以及过渡电阻的影响, 易引起方向误判。

3.2 暂态电流方向法

暂态电流方向法实质上也是一种极性比较法。被比较的两个量分别是选定的频带滤波后零模电流与零模电压的导数。对故障线路来说, 暂态电流方向法的两个被比较量在任何时间上都极性相反, 而传统的“首半波法”直接比较零模电流与零模电压的极性, 仅在故障后一个短暂且不确定的时间内极性相反。因此, 暂态电流方向法的可靠性大为提高, 是对“首半波法”的重大改进。

3.3 小波法

小波法是基于小波变换理论, 提取故障暂态信号的特征量进行故障选线。由于小波分析在时域和频域上同时具有良好的局部化性质和多分辨率特性, 特别适用于分析奇异信号, 可以在不同频域考察信号时域与频域特征。选用合适的小波基对暂态零序电流的特征分量进行小波变换后, 易看出故障线路上暂态零序电流分量的幅值包络线高于非故障线路, 且其特征分量的相位也与非故障线路相反, 这样就能构造出利用暂态信号的选线判据。合适的小波基函数和小波分解尺度的选取是该方法的重点和难点。

4 基于人工智能的选线方法

小电流接地故障选线是一种利用弱信号作出辨识的技术。仅利用传统的电流幅值大小与相位相反等信息的常规方法难以取得令人满意的结果, 所以研究者开始把现代信号处理技术与人工智能应用于这一课题的研究分析。

在小电流接地系统单相接地故障选线时, 故障特征和故障选线结果之间有着比较复杂的非线性关系, 很难建立精确的数学模型, 而神经网络则可以根据电气量与故障间的映射作出判断;基于模糊理论的小电流单相接地选线, 是利用模糊理论对各种算法进行智能融合, 利用各种算法的互补性, 扩大能够正确选线的故障范围, 提高选线结果的可靠性;基于粗糙集理论的小电流单相接地选线, 是应用粗糙集理论对故障样本集进行数据挖掘和知识发现来确定小电流接地系统故障选线方法的有效域, 以决策表为主要工具, 对故障样本数据进行离散化处理, 对冗余信息进行知识约简, 最终获得故障信号特征与选线方法间的决策规则, 通过概率的表达形式, 对不协调决策规则进行有效处理。

5 结语

小电流接地系统单相接地故障的判别 第6篇

1 单相接地故障的危害

(1) 由于非故障相对地电压升高 (全接地时升至线电压值) , 系统的绝缘薄弱点可能击穿, 造成短路故障。

(2) 故障点产生电弧, 会烧坏设备并可能发展成相间短路故障。

(3) 故障点产生间歇性电弧时, 在一定条件下会产生串联谐振过电压, 其值可达到相电压的2.5～3.0倍, 对系统绝缘危害很大。

2 单相接地故障时的征象

(1) 预告音响, 后台报出“某某千伏母线接地”或“某某千伏母线零序过压”信号。

(2) 电压指示:故障相降低或等于零, 另两相升高或为线电压。稳定性接地故障时指示仪表不摆动, 若指示仪表不停地摆动则为间歇性接地。

(3) 中性点经消弧线圈接地系统, 有中性点位移电压显示时, 可看到有一定指示数 (不完全接地) 或指示数为相电压值 (完全接地) 。

(4) 消弧线圈接地告警灯亮。

(5) 发生弧光接地, 产生过电压时, 非故障相电压很高 (对地电压指示仪表示数忽高忽低) 。电压互感器高压熔断器可能熔断 (甚至可能烧坏电压互感器) 。

3 接地故障的判断

在某些情况下, 系统绝缘未损坏, 而系统中产生某些不对称状态, 如:Y, d接线变压器高压侧一相断线、用变压器对空载母线合闸充电, 使中性点发生位移;电压互感器一相高压熔断器熔断等, 都可能报出接地信号。所以, 应注意认真判断。

(1) 电压互感器一相高压熔断器熔断, 有时报出母线接地信号。区分依据:接地故障时, 故障相对地电压降低, 另两相升高;而熔断器熔断一相时, 一相降低, 另两相不会升高, 同时可能报出“电压回路断线”信号。

(2) 对空载母线充电时, 由于三相对地电容不平衡, 中性点位移, 三相对地电压不对称, 报出母线接地信号。

(3) 系统三相参数不对称, 消弧线圈分接头调整不当过补偿时 (补偿电流IL太大) , 报出母线接地信号。此情况多发生在系统中有倒运行方式的操作时, 在与调度联系时可以了解到。可暂时复原运行方式后, 消弧线圈退出后重新调整分接头。

(4) 在合空载母线等情况下, 有可能激发超铁磁谐振 (电压互感器的非线性电感与系统的对地电容构成谐振电路) , 报出接地信号, 中性点电压 (零序电压) 可能是基波 (50 Hz) , 也可能是分频 (25 Hz) , 甚至可能是高频 (如100 Hz或150 Hz) 。

4 查找单相接地故障的方法

当小电流接地系统发生单相接地故障时, 应汇报调度, 将有关现象做好记录。根据信号、表计指示、天气、运行方式、系统操作情况等判断故障。

线路装有接地信号装置的变电站, 若报出母线接地信号的同时, 某线路报出有接地信号, 则故障多在该线路;若只报出母线接地信号, 则故障点可能在母线及连接设备上。

4.1 母线和某线路接地信号都报

母线和某线路接地信号都报出时, 应检查故障线路的站内设备有无问题。

4.2 只报出母线接地信号

只报出母线接地信号时, 应检查母线及连接设备 (包括变压器) 有无异常。若站内设备检查无问题, 有可能是线路故障而该线路接地信号装置未动作, 应用“瞬停法”等查明故障线路。

(1) 根据信号、绝缘监察表指示、天气、运行方式、操作情况判明故障性质和相别。汇报调度, 了解系统中有无并环等倒运行方式的操作, 判明是否属操作引起的系统参数变化、消弧线圈补偿不合适等, 使三相电压严重不对称。判明故障性质后, 采取措施查找处理接地故障。

(2) 分网运行, 缩小查找范围。为了缩小检查范围和故障影响面, 可以先分网。对于变电站, 可使母线分段运行, 只对分段后有接地信号的一段母线范围检查处理。分网还包括系统分网, 系统分网应在调度统一指挥下进行, 须考虑功率的平衡、继电保护的配合、消弧线圈补偿度。

单相接地电容电流 第7篇

计算机技术已在电力系统中得到了广泛的应用, 因而继电保护以及对故障检测方法的研究也受到人们越来越多的重视。特高压电网的建设与运行、无人值班变电站的应用、数字化变电站的推广也给继电保护和故障检测方法带来了新的挑战。在我国, 绝大多数的低压配电系统都是小电流接地系统。中性点接地方式一般有3种:不接地、高阻接地以及经消弧线圈接地。其中多数故障都是单相接地故障。当发生单相接地短路故障的时候, 由于在大地和中性点之间没有直接串接电抗器或者电气连接, 接地短路电流就很小, 所以被称作小电流接地系统。小电流接地系统在故障发生时, 它的保护装置不必立即动作跳闸, 而是提高系统运行的可靠性, 然而, 若没有完成对故障线路处理, 就会扩大成两相对地短路, 甚至是三相短路, 进而对电力系统的安全运行造成威胁, 所以, 必须及时地排除单相故障, 由此便产生了单相接地故障选线问题。

1 单相接地故障特性分析

在配电网中单相接地故障是最常见的故障。在中性点不接地系统中, 因三相对地电容是一样的, 系统对地回路就为三相对称的, 在正常运行的情况下, 三条导线的对地电容均处在正弦交流电状态, 线路与地之间维持一定的电压。由于有三相平衡的充电电流流过线地电容, 所以就不会有零序电流流过。

在发生单相接地故障时, 可以用消弧线圈来对电网中的接地电容和电流进行补偿, 接地电弧就会自动在瞬间熄灭。假设线路K发生了A相接地故障, 则电网中电容电流分布情况如图1所示。

2 常用的小电流接地系统的故障选线方法

当前已有各种各样的基于不同原理的小电流接地系统故障选线方法, 每一种选线方法都有各自的优点以及局限性, 下面将简要分析一下目前普遍采用的一些选线方案。

2.1 注入信号寻迹法

注入信号寻迹法是将一定幅度和频率的信号电流人为注入系统。它的原理是利用在单相接地时原边会被短接, 接地相将暂时处于不工作的状态, 同时不要将由接地故障产生的零序电流和电压作为检测信号, 而是利用寻迹原理, 也就是通过检测及跟踪对外加诊断信号电流来实现接地故障选线、定位。采用这种方法, 其性能与零序电流的方向以及大小、能否取出零序电流等没有关系, 所以它对不同接线的小电流接地系统都有广泛的适应性。其原理如图2所示。在注入电流信号时通常从PT二次测, 为避免被高次谐波分量和工频分量干扰, 频率数值一般取在各次谐波之间。注入电流信号沿着接地线路的接地相流动并经过接地点入地。对每条出线都用信号探测装置来进行探测, 若线路探测到有注入信号, 则为故障线路。

长期以来, 故障选线一般都使用故障产生信号来进行选线, 信号注入法突破了这一框架, 通过向系统注入外部信号来进行选线, 从根本上解决了因两相CT架空而产生的单相接地选线问题。该方法的缺点是仪器界限比较复杂, 需增加信号注入的设备, 同时注入信号强度会受到PT容量限制;对于间歇性和高阻接地故障, 注入信号微弱, 检测效果不佳。

2.2 基于小波变换的选线方法

小波分析作为一种现代信号处理的理论及方法, 能对随机信号进行精确的分析, 尤其是对微弱信号以及暂态突变信号的变化比较敏感, 可以从中提取出有效的故障特征。根据小波变换的模极大值理论, 当出现噪声及故障的时候, 就会造成信号奇异, 而小波变换的模极大值点与采样数据的奇异点相对应, 因伴随尺度的增加, 噪声的模极大值会逐渐的衰减, 因而经过一定的尺度分解之后, 就可以忽略噪声所产生的影响, 从而得到比较理想的暂态短路信号。小波变换就是将一个信号分解为不同位置及尺度的小波的和, 在选用合适的小波及小波基变换暂态零序电流特征分量之后, 不难发现, 对于暂态零序电流特征分量的幅值包络线而言, 故障线路上的要比非故障线路的高, 且两者有相反的极性, 从而就可以构造出运用瞬时电流信号的选线判据。小波分解尺度和小波基函数的选取是小波分析法的难点所在。由于实际运行过程中出现的状况复杂多变, 也许会有暂态分量低于稳态分量的情形, 此时应当提取各出线零序电流及母线零序电压基波的小波系数, 然后运用类似的方法来构造选线判据。

2.3 能量法

能量法原理是根据利用非故障线路上的用接地后零序电流及电压构成的能量函数均大于零, 非故障线路极性和消弧线圈能量函数相同, 网络上的能量均由故障线路传送给非故障线路, 所以故障线路的能量函数总是小于零, 并且它的绝对值等于包括消弧线圈在内的其他线路能量函数的总和的特征, 从而提出了大小及方向判别这两种接地选线的方法。

2.4 综合法

2.4.1 证据理论法

证据理论法的原理是将在电网中单相接地故障表现出的多种特征, 构造多个选线判据, 然后将这些判据给出的故障信息进行融合, 从而得到一个较为准确的选线结果。这是一种将多重故障信息进行融合的选线案, 它不是简单的根据每个判据给出选线结果, 而通过提取各个故障量的特征, 并按照一定的算法进行计算, 最终给出每条线路具有故障征兆的程度即故障测度, 最终对这些判据提供的故障信息进行综合与决策, 得出选线结果。

2.4.2 神经网络法

目前已有的各种接地选线方法有着不同的选线精度, 但采用某一选线方法不能达到理想的效果, 然而不同的选线方法之间是有一定互补性的, 因而就有了基于神经网络的综合智能选线方法, 它提供了一条有效提高选线准确率的新思路。神经网络可以用来解决建模困难的问题, 同时能够提高模型的精度。在小电流接地系统单相接地故障的选线中, 故障选线结果与提取出故障特征之间存在非常复杂的非线性关系, 很难建立准确的数学模型, 因而可以用神经网络对选线模型进行描述。

神经网络选线方法的原理是采用现有的多种基地选线方法, 利用神经网络来动态修改它们各自的权值, 从而保证选线的精确性。根据神经网络算法, 在初期时用现有的被公认的准确率比较高的选线方法, 按实际情况设定相应的权重, 如果经神经网络计算出的结果比设定的阈值大时, 才给出选线的结果, 在后期, 利用该方法则会自动选取算法和调整权重。当有较为可靠的数据样本后, 利用动态修改权的方式选用新的选线方法, 并进行系统评价, 如果评价结果较好, 则留做备用, 将选线率低的方法淘汰, 将准确率高的方法的权重调高。

最后, 会进入该系统自动处理的智能化阶段, 按照各种方法的准确性来调整各种方法的权重, 同时将阈值调整到一个较为合适的值, 构成一个开放式自适应系统。因为神经网络方法是基于一些准确率叫高的选线方法, 所以它的选线准确率会比单一的选线方法高并且能自动适应不同的环境从而达到理想的效果。

3 选线系统应用中应注意的问题

1) 如果小电流接地系统发生了单相接地, 如果线路对地有电容则都会有零序电流通过。

2) 若母线与某一线路均报出接地信号, 则须检查故障线路的系统设备是否有异常情况发生。若单独报出母线接地信号, 则须检查母线以及母线连接设备和变压器是否有异常, 如无异常, 则可能是某一线路发生了故障且接地故障失灵, 可以采用瞬停的方法来找出故障的线路。如果是重要用户的线路, 可以采用转移负荷或者停电来找出故障点。

3) 在寻找及处理单相接地故障的时候, 必须做好相应的安全措施来保证工作人员的人身安全。在设备发生接地情况的时候, 在室内障碍点4m以内不能靠近, 室外障碍点8m以内不得接近, 工作人员若要进入上述范围, 则须戴绝缘手套并穿绝缘靴。

4 结语

在中、低配电网中运用小电流接地运行方式, 提高了供电的可靠性。现有的选线技术大部分是利用了部分故障有用信息, 所以都具有一定的局限性, 不能适用于所有的故障情况。为了进一步提高选线的精确性和准确性, 应当充分地发挥各选线方法之间的优势互补性, 实现多种选线方法的融合, 从而能够更加迅速地消除故障情况, 提高智能化、自动化水平。

参考文献

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单相接地电容电流 第8篇

我国10-35kv电网中, 普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。根据规程规定, 当系统发生单相接地故障时, 对35kv电网, 流过故障点的零序电容电流超过10A时, 10kv电网大于10A;3-6kv电网大于30A时, 则电源中性点应采用经消弧线圈接地方式。这两种接地方式统称为小电流接地系统。

小电流接地系统发生单相接地故障时, 一般允许继续运行1-2h, 但必须尽快地寻找接地点, 以防事故扩大。对于单相接地故障的检测, 传统的方法是采用二次侧接成开口三角形的三相五芯电压互感器进行检测。当系统发生单相接地故障时, 开口三角形端将出现将近10v的零序电压, 使过电压继电器动作, 启动中央信号回路的电铃和光字牌, 即反映出电网上发生了单相接地故障。一般值班员通常还需要通过“顺序拉闸法”寻找故障线路。这不仅操作复杂, 对开关寿命有影响, 而且会造成不必要的停电损失。

2 应用微机进行接地故障检测

应用微机进行接地故障检测, 同样可以采用顺序拉合闸的办法。微机平时监视零序电压, 当发生单相接地故障, 零序电压升高时, 用微机发出命令将一回线路开关跳开;若零序电压未消失, 则重新合上开关, 接着再跳开另一回线路开关, 若零序电压消失, 就可以判断该回线路为接地线路。这种方法实质上是把手动切除线路的操作让微机去完成, 虽然自动化程度有所提高, 但用户短时停电及影响开关寿命的问题仍未得到解决, 故仍不够理想。

下面介绍目前常用的微机单相接地选线方案, 可以在不对线路拉闸停电的情况下找到接地故障。值得一提的是, 有些变电站, 不单独设置接地选线装置, 而是在保护模块中完成接地选线功能。

a.故障和对地电压为零, 非故障和对地电压为电网的线电压;电网出现零序电压, 其大小等于电网正常的相电压;b.非故障线路的保护安装处通过的零序电流等于本身非故障和对地电容电流之和, 方向从母线流向线路, 其相位超前于零序电压;c.故障线路保护通过的零序电流等于全部非故障线路充电电流的总和, 其方向从线路指向母线, 相位落后于零序电压;e.接地故障处电流的大小等于全部线路接地充电电流的总和, 其相位超前于零序电压90°。

根据上述结论可以构成两种接地检测方案, 一种是根据零序电流的大小, 另一种是根据零序功率的方向。前一种方案当线路比较多时是可以的, 但当线路比较少时就很难区别。比较可靠的方案是采用零序功率的方案, 它的灵敏度和选择性比前一种方案要高 (见图1) 。

采用零序功率方向的接地检测原理时, 微机检测母线的零序电压和各回路的零序电流。当零序电压小于定值, 表明系统工作正常;反之, 表明系统发生了单相接地故障。微机一方面发出接地信号, 另一方面计算各回出线的零序无功功率, 从中找出零序无功功率滞后的线路, 此线路即为故障线路。另外, 也可利用下列判据进行检测, 即将某条线路上基波零序电流幅值增量与其他所有线路上的基波零序电流幅值增量之和进行比较, 若相等, 则这条线路便是故障线路。

3 中性点经消弧线圈接地的单相接地故障检测

3.1 单相接地时零序电压、电流的特点

当电网实际的电容电流超过限值时, 系统中性点须经消弧线圈接地, 否则接地点易形成不稳定的电弧, 从而在电网中产生电弧接地过电压。老式的手动调匝式的消弧线圈正逐步被自动跟踪补偿式的消弧线圈所取代。由于消弧线圈流过的感性电流iL补偿了故障相接地点的容性电流iC∑, 使接地点的电流减小。消弧线圈的补偿程度可以分为三种, 即完全补偿、欠补偿、过补偿, 一般采用过补偿。

根据分析可以得出, 中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障时的几点结论:

a.非故障线路零序电流超前于零序电压, 其大小等于该线路的充电电流。b.故障线路零序电流的大小等于系统所有非故障线路总充电电流与消弧线圈的补偿电流的代数和。其相位随补偿度而异, 当欠补偿时滞后于 , 过补偿时超前 。

3.2 接地检测方案

上述分析表明, 在中性点经消弧线圈补偿的电网中, 根据补偿度的不同, 零序无功中的方向已不再是固定的。因此, 功率方向判据在这里已不适用, 必须另寻出路。研究表明, 小电流接地电网发生单相接地故障时, 由于电源电动势中存在高次谐波分量和负荷的非线性, 使得接地故障电流中存在着丰富的谐波成分, 其中幅值最大的是5次谐波。在经消弧线圈接地的网络中, 消弧线圈对5次谐波分量的感抗比基波分量大5倍, 而线路电容对5次谐波分量的容抗比基波小5倍, 故消弧线圈并不能补偿5次谐波电容电流。因此, 可以不考虑消弧线圈的影响。分析表明, 中性点经消弧线圈接地系统, 当发生单相接地故障时, 有以下特点:a.故障线5次谐波零序电流等于全部非故障线路5次谐波电容电流之和, 零序电流方向从线路指向母线, 落后五次谐波零序电压值。b.故障线与非故障线路中5次谐波零序电流方向相反。c.非故障线路5次谐波零序电流, 基本上等于本身的5次谐波电容电流。

4 结论

根据以上所述, 就可以通过检测零序电流中5次谐波成分的大小来判断接地故障线路。

另外, 还可利用其他原理构成接地选线装置, 但总体看, 装置使用效果并不十分理想, 还有必要进一步研究。

摘要：小电流接地系统发生故障后的故障电流很小, 不要求保护装置动作, 允许系统继续运行1-2h, 这大大提高了系统的可靠性。然而, 随着系统容量的增加, 馈线增多, 导致系统电容电流增大, 在发生单相接地故障后, 如果长时间带故障运行易诱发持续时间长、影响面广的间歇性电弧过电压, 从而损坏设备, 破坏系统安全运行。

关键词：小电流接地系统,单相接地,故障检测

参考文献

[1]肖白, 束洪春, 高峰.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J].继电器, 2001 (4) .

单相接地电容电流 第9篇

本文提出了基于小波变换的小电流接地系统单相接地故障选线方法。在分析了小电流接地系统发生单相接地故障时零序电流的暂态过程及特点的基础上, 提出了利用小波变换提取故障暂态信息的选线方法, 并利用MATLAB/simulink中的电力系统仿真工具箱搭建小电流接地系统的仿真模型, 对本文提出的选线和测距算法进行验证。最后的仿真结果表明, 利用小波变换实现小电流接地系统单相接地故障定位的方法是合理的和行之有效的。

1 故障选线原理及小波分析法的特点

1.1 故障选线原理

小电流接地系统发生单相接地故障时将产生一个零序突变量或奇异量, 所有非故障线路零序电流突变的极性相同, 故障线路突变的极性与非故障线路相反, 且故障线路零序电流突变的幅值等于所有非故障线路零序电流突变幅值之和。对故障后的暂态信号进行小波变换, 通过比较零序电流小波变换模极大值的大小和极性判别出故障线路, 其选线判据如下:

1) 如果某一条线路小波变换模极大值的极性与其它线路相反, 且幅值为最大, 则该线路就为故障线路。

2) 如果所有线路的小波变换模极大值的极性相同, 则为母线发生故障。

1.2 小波分析法的特点

小波分析法单相接地故障发生后, 故障电压和电流的暂态过程持续时间短, 并含有丰富的特征信息, 且比稳态值大, 因此选择合适的分析方法分析暂态信号, 将有利于故障选线。小波变换具有时频同时局部化的特点, 能够很好地提取故障暂态特征。小波变换是把一个信号分解成不同尺度和位置的小波之和, 利用适合的小波和小波基对暂态零序电流的特征分量进行小波变换后, 易看出故障线路上暂态零序电流特征分量的包络线高于非故障线路, 且其特征分量的相位也与非故障线路的相反, 这样就能构造出利用暂态信号的选线判据。

2 仿真模型的建立

本文采用的对象是一个简单110/10 kV的变电站, 有5条出线, 当开关K断开时为中性点不接地系统, 当开关K闭合时为中性点经过消弧线圈接地系统。

线路正序参数为:R1=0.17Ω/km, L1=1.1714m H/km, 1=0.061μF/km;零序参数为:R0=0.23Ω/KM, L0=3.906mH/km, C0=0.038μF/km;变压器参数为:双绕组变压器, 电压等级为110kV/10 kV, 变压器容量为50 MVA, 线路长度分别为:l1=5km, l2=15km, l3=10km, l4=25km, l5=20km。消弧线圈的电感值按照系统的对地电容电流之和计算。

由参考文献可以计算出该系统的单相对地电容电流:

当完全补偿时流过消弧线圈的电感电流值也是23.3A, 将消弧线圈等效为电感的串联, 参数按110%的过补偿整定:L=1.501H。

由于架空输电线路的参数R、L、C是沿线路均匀分布的, 一般不能当作集中参数元件处理, 而必须采用分布参数的电路模型。电力系统仿真工具箱元件库powerlib提供了两种三相长输电线路的数学模型, 分别是集中参数Π型模型和分布参数贝杰龙数学模型, 仿真模型中采用分布式参数的贝杰龙数学模型。

3 中性点不接地系统故障仿真及其选线的仿真研究

中性点不接地系统单相接地故障后, 故障线路零序电流较大, 相位与非故障线路相反, 选线比较容易, 下面进行仿真。线路5在距母线10 km处, T=0.025 s时A相发生金属性接地故障 (此时故障相电压接近最大值) , 各线路的零序电流图如图1 (a) 所示。

对各零序电流进行小波变换, 如图1 (b) 所示。由图1 (b) 可以看出, 线路5的零序电流突变极性与其它线路相反, 且幅值最大, 可知线路5发生了接地故障。

4 结论

本文主要讨论了在小波分析的基础上利用MATLAB/Simulink仿真平台, 进行小电流接地系统单相接地故障的建模和仿真。综合上面的仿真结果可以看出, 该选线算法不仅适用于永久性金属接地故障, 而且对于间歇性弧光接地故障也有很好的效果。可见, 本文将小波分析应用于小电流接地系统中单相接地故障选线, 实验证明用小波分析提取小电流接地系统单相接地故障的暂态特征, 识别故障线路的方法是现实可行的, 其选线算法具有良好的适应性, 选线结果也是令人满意的。

参考文献

[1]傅周兴, 万耕.小电流接地系统单相接地故障选线方法[J].低电压器, 2002.

[2]谢宇风.浅谈10kV配电系统中性点的接地方式[J].华北电力技术, 2003.

[3]肖白, 束洪春.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J].继电器, 2001.