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处理小电流接地故障的新思路

处理小电流接地故障的新思路

发布日期:2019/8/9 17:14:10 浏览:

中低压配电系统的中性点,一般采用不接地或经消弧线圈接地方式,称为小电流接地系统。该系统中发生单相接地故障时,尽管故障分量不大,但由于其他两相对地电压升为线电压,在没有消弧线圈的情况下,如果发生间歇性弧光接地,由于中性点没有电荷释放通路,会引起过电压,系统绝缘受到威胁,容易发展为相间短路。因此,及时对接地线路采取隔离措施很重要,现在的变电站对这种接地故障,都采取了不同手段的选线措施。为此在已有选线措施的基础上,进一步结合其他技术对接地故障处理措施进一步优化,使故障造成的停电影响降到最低。

1 重合闸技术的应用

重合闸技术已经广泛应用在所有电压等级的架空线路保护中,运行实践表明,重合闸技术对提高电力系统的安全稳定运行,以及供电可靠性都起到不可忽视的作用。那么是否可以将重合闸技术引入到小接地故障处理中呢?

首先需要分析接地故障的时间分布情况,根据资料统计,架空线路绝大多数故障是瞬时故障,连续记录到的接地故障录波报告中,340次接地故障的录波记录中有2次是直接的永久性接地故障,另有2次是电弧接地发展为相间接地,其余的336次均没有发展为永久性故障,占全部故障的98。82%。在336次瞬时故障中,有101次超过2 s,有24次超过10 s,最长的一次持续时间达到5 min。如表1所示。

表1 接地故障持续时间统计

不妨将上面的统计情况分成两个处理区段,A区段的故障持续时间很短,电弧可以很快自动熄灭,甚至小接地选线装置还没有发出试跳命令,故障已经消失。

B类型接地故障有一定持续时间,这种故障大多数情况下可以自行熄灭,但在某种情况下,电弧还有一定的顽固性,有的持续10 s以上。其中B2类根本就是永久性故障,无法自行消除。

由上面的统计可得到如下结论:A类故障不需要重合闸,因为还没有等到选线措施起作用,它已经自行消失,甚至连选线措施都不需要。

而B1类型故障因为有一定持续时间,所以在故障还未消除时,采取措施切除故障使接地点的电弧熄灭,然后再合上开关即可继续正常运行。假设选线装置可以在1 s内选出故障线路,且选跳成功,然后经过1 s再重合开关成功,那么就相当于使得3~300 s的接地故障在2 s内得到解决,而由此缩短了接地电弧的持续时间,也就减少了弧光谐振和由接地电弧发展为相间故障的概率,对配电网的可靠运行有一定的现实意义。

B2类型故障属于永久性故障,重合闸后故障依然存在。可以在接地选线装置中,设置2次跳闸来隔离故障。

综上所述,在选线装置中增加一个重合闸环节,就可以使得所有选线装置动作的情况下,40%以上的故障强度减弱。对于B0类型故障,客观地说因为选线试跳和重合闸的短暂停电,对故障消除的意义不大,实践中可以调整选线试跳时间和重合闸时间加以优化。对于B2类型故障,经过重合闸依然存在,那么可以提醒运行人员,线路中确定存在永久性接地故障。

重合闸技术对接地故障的意义在于,与选线技术配合,及时熄灭接地电弧,在瞬时性故障情况,重合闸成功后馈线继续供电,可提高供电可靠性。那么对于永久性接地故障情况下,又如何缩小故障带来的负面影响,提高供电可靠性呢?

2 馈线自动化技术的应用

馈线自动化技术是配电自动化领域的一部分,在设有馈线自动化系统的配电网中,每条馈电线路都被分成若干个线路段,段与段之间用馈线分段开关相连,而馈电线路对侧又往往与另一变电站相连,对于两侧都有电源的馈电线路,一般都在线路中某个分段开关处,断开形成单侧供电的情形,如图1所示。

基于配电网络的这一特点,就可以通过某种手段将故障区段找到,从而减小由于故障造成的停电损失。以电压重合型馈线系统为例,具体实现途径如下。

在每个分段开关对应的重合装置上,配置如下的功能;当分段开关两侧均无压时,可以延时跳闸,分段开关一侧有压,另一侧无压时经延时合闸(即恢复性合闸),合闸瞬时监测到故障分量,立即跳闸并闭锁再次合闸。当线路中C段发生永久性接地故障时,线路的断路器经选线跳闸和重合闸后,零序电压依然存在,于是断路器再次被跳开,此时线路中A、B、C、D线段失压,于是:

t1延时后,a、b、c三个分段开关因各自重合装置两侧失压而跳开。

t2延时后,由配电自动化系统发令合上线路出口断路器,线路没有出现零序电压。

t3延时后,a处重合装置合上相应分段开关线路,没有出现零序电压。

t4延时后,b处重合装置合上相应分段开关线路,出现零序电压,b处分段开关立即跳闸。至此,已经使整个配电线路中未发生故障的区段恢复供电,而发生故障的C区段也得到隔离。而D区段中在因为无故障,d处的重合装置因为单侧有压,在t5延时后,也可以合闸继续供电。
由上面的故障处理流程不难看出,用馈线自动化技术处理永久性故障的关键因素,在于每个开关动作时间的配合,首先,每个重合装置因开关两侧均无压而自行跳闸脱扣的时间,要大于重合闸时间(trc),而从线路出口到线路中段的恢复性合闸时间需要呈递进式循序合闸,即t4 > t3 > t2 > t1 > trc,反过来,由于C段失电而需要d处重合装置重合的时间,则需要从对侧变电站的出口开关处递推得到,这就需要重合装置能够识别其恢复性重合闸的方向,进而确定其合闸的时间。目前智能型重合装置,可以通过电压判据,方便地解决这个问题。在具有通讯功能重合闸上实现该功能时,则可以实时地将各个重合装置所采集的电气特征传给配电总站,由配电总站统一指挥各个重合装置的动作。

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