注入式故障定位系统原理及应用研究
注入式故障定位系统原理及应用研究
摘要:文章分析介绍了目前较为热门的接地选线方法――注入法故障定位分析系统的原理及应用研究
关键词:接地 选线 注入法 故障定位 开口三角电压
1 概述
中国的6kV～66kV配电网广泛采用中性点非有效接地方式,而中性点非有效接地系统单相接地故障选线问题长期以来没有得到很好的解决。目前较为流行的方法有:注入信号法、小扰动法等,本文就注入法故障定位系统进行阐述。
注入式故障定位系统是通过采用信号注入法对配电网发生的单相接地故障进行选线和定位。可快速检测单相接地故障线路、查找接地点,不影响电网安全运行。采用低频纯阻性的信号源,可降低接地时中性点电压幅值,减轻了单相接地时过电压对系统的危害。
2故障定位系统原理
故障定位装置在发生单相接地故障时(通过母线电压互感器开口三角电压判定,从而启动信号源装置向母线注入信号)信号源通过母线向各条馈线注入一个特殊低频的信号。这样在小电流接地的配电网中性点和接地点之间除了接地产生的容性电流和消弧线圈的感性电流外,还有一个特殊的低频注入的信号流过(信号源、指示器通过导线与大地形成回路),而在非接地相、非接地线路、以及接地线路的非接地部分则没有这个特殊的低频注入的信号流过(未接地故低频信号回路无法形成)。故障指示器检测到这个特殊的低频注入的信号进行单相接地的选线和定位。故障指示器检测到这个特殊低频的信号后翻转变红,指示在此回路有单相接地故障。
3注入式故障定位系统配置和结构
故障定位系统由二大部分组成:信号注入装置和故障指示器
3.1信号注入装置
信号注入装置安装在变电站的信号源实时监测中性点电压,发生单相接地故障时通过母线向各条馈线注入特殊的低频信号。信号源可以安装变电站的10kV开关柜室也可以安装在室外。其主要技术特性如下:
a)发生永久性接地故障时自动发出特殊注入信号,装置的启动电压、延时时间可按用户要求设定。
b)具有手动重发功能,确保单相接地选线和定位的准确性。
c)自动记录、滚动保存单相接地信息,随时可以查阅,同时提供以不同规约上传接地信息功能。
d)信号源在发生谐振时在系统的中性点自动投切阻尼电阻,消除系统的各种铁磁谐振。
e)装置具有抑制弧光过电压、降低接地过电压的幅值,降低电压恢复速度,消除虚幻接地的功能。
f)装置安全可靠,不影响其它设备运行。
3.2故障指示器
安装在馈线的故障指示器。在发生单相接地故障或短路故障时故障指示器检测到信号源的特殊信号后翻转为红色指示(正常为白色),通过线路出口和故障通道上动作的故障指示器的红色指示可
以判断故障出线、故障区段及故障分支。
故障指示器结构示意图:
短路故障指示的基本工作原理如下:
a)动作的主要判据:
先有短路电流突变增量大于150A;
随后开关跳闸,电流下降到1.5A以下,
同时电压降低到AC1000V以下。
b)动作响应时间:
具有反时限的特点,如:小电流150A响应时间小于0.6S,200A小于0.15S,300A小于0.06S,400A小于0.02S,1000A以上10mS。
c)最长允许跳闸时间为2.5S。
d)动作后可自动返回。
e)具有上电闭锁的功能。
3.3故障定位系统应用注意事项
当10kV母线分段运行,在发生接地时,信号源只能给其所在母线上的各条馈线发送信号。需要在每段10kV母线都安装一个信号源,保证在分段运行时,故障定位系统正常工作。在母联开关处于合状态时,由于信号源是通过PT开口三角启动,两段母线上的信号源只启动一个主信号源发信号,另外一个信号源在备用状态,保证信号发送的正确性;
在安装信号源时需要注意一次线和二次PT信号的相序,注意PT二次的接地方式。(可采用中性点接地或是B相接地);
如果不能确定接地故障时,可用重发按钮,再次注入信号。
4故障定位系统安装
4.1安装原则
保证故障定位系统安全、可靠并方便的接入系统,信号源接线最为简单,安装时尽量少的设备停电,信号源本身的故障能够迅速被隔离,不波及系统相关设备。且在系统运行方式改变时,保证信号源不会失去作用。
4.2故障指示器安装位置
1)变电站或开闭站出口处,判断故障是在站内还是站外。
2)主干线路和支干线处,指示故障所在区段。
3)电缆与架空线路连接处,指示故障是否在电缆段。
4)架空线、环网柜、电缆分支箱等分支处,定位到分支。
5)开关柜母排上,判断母线故障。
6)开关柜的出线上,判断出线故障。
7)用于高压进线处,判断用户故障。
4.3信号源装置的安装
4.3.1户外母线无消弧线圈信号源户外安装
a)10kV母线没有消弧线圈时。信号源的一次回路通过一个跌落式开关接到架空母线上。信号源采用顶端进线的方式,便于用户接线和安装。
b)信号源的二次回路需要接入信号源所在母线的PT二次A、B、C三相电压和开三角电压信号。
C)接入信号源时需要母线停电。
4.3.2有消弧线圈系统信号源户外安装
a)有消弧线圈系统,同时消弧线圈和接地变压器室外安装时,信号源原则上安装在接地变压器的附近,从接地变压器的中性点经过隔离刀闸接信号源的一次回路。可以是信号源柜的顶端进线,也可以通过单相电缆从信号源柜的底部进线。
b)信号源的二次回路只需要接入信号源所在母线的PT开三角电压信号(或者是消弧线圈的PT信号)。
c)接入信号源时只需要接地变压器停电。
4.3.3户内10kV开关室无消弧线圈信号源户内安装
a)如有闲置的10kV开关柜时,信号源可以安放在10kV开关室内的合适位置上。那么信号源的一次接线通过一根三相电缆连接到这个闲置10kV开关柜,通过这个闲置的开关柜接入10kV母线,同时适当的设置开关柜的保护定值。
b)信号源的二次回路需要接入信号源所在母线PT二次A、B、C三相电压和开三角电压信号。
4.3.4户内10kV开关室无消弧线圈信号源户外安装解决方案
a)如果10kV 开关室内没有合适的位置安放信号源。在PT柜里加装三个30安培高压限流熔断器,信号源的一次回路通过三相电缆连接到PT柜内的新加装的三个30安培高压限流熔断器再通过PT柜的隔离刀闸接入10kV母线。
b)信号源的二次回路需要接入信号源所在母线的PT二次A、B、C三相电压和开三角电压信号。
4.3.5户内10kV开关室有消弧线圈信号源户内安装解决方案
a)一般在有消弧线圈的情况下,信号源靠近接地变压器。如消弧线圈室有合适位置。将信号源放在消弧线圈室内,信号源的一次回路接到接地变压器的中性点隔离刀闸下端。
b)信号源的二次回路只需要接入信号源所在母线的PT的开三角电压信号(或者是消弧线圈的PT电压信号)。
5 结束语
注入式故障定位系统是目前比较可靠的接地故障选线方法之一,安装方便,可大量缩短寻找故障点的时间,还可以采用GSM技术与配网自动化主站进行通信,与GIS配合在地理图上显示故障位置,目前试点非常成功,是一项值得推广应用的技术。
参考文献
《研究10KV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地选线技术》邓海宏
《小电流接地系统的接地选线及其判据》
《中性点非有效接地系统单相接地选线技术分析》齐郑 杨以涵
作者简介:
周静,女,浙江诸暨人,英语文学学士,主要从事工程项目技术负责人工作。