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        配電網(wǎng)故障指示器單相接地故障分析

        2015-03-02 07:03:30陳柯豪梁仕斌田慶生沈國(guó)富
        云南電力技術(shù) 2015年2期
        關(guān)鍵詞:指示器配電配電網(wǎng)

        陳柯豪,梁仕斌,田慶生,沈國(guó)富

        (1.云南電網(wǎng)公司昆明供電局,昆明 650000;2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院,昆明 650217)

        0 前言

        云南省大部分地區(qū)處于高原山區(qū),雷雨大風(fēng)天氣較多,而配電網(wǎng)絡(luò)中單回線路供電半徑大、分支點(diǎn)多,接線錯(cuò)綜復(fù)雜,客戶種類眾多,導(dǎo)致接地或短路故障頻發(fā)。目前,查找配電網(wǎng)故障點(diǎn)主要根據(jù)繼電保護(hù)裝置和小電流接地選線裝置的動(dòng)作情況來(lái)確定故障線路,對(duì)于單相接地故障,小電流接地選線裝置的效果并不理想,往往采用逐條線路拉閘停電的方法來(lái)在選出故障線路,再到現(xiàn)場(chǎng)沿線查找故障位置,這種方法消耗了大量的人力、物力,效率非常低下;無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)(Ⅰ段)只能保護(hù)線路全長(zhǎng)的80 %-85 %,帶時(shí)限電流速斷保護(hù)(Ⅱ段)能保護(hù)線路全長(zhǎng),定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)(Ⅲ段)保護(hù)線路全長(zhǎng)并且延伸相鄰線路下一段。電流保護(hù)動(dòng)作出口后,根據(jù)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的種類,可以間接的測(cè)算出故障的大致范圍,但是也不能更加精準(zhǔn)定位。

        批量安裝故障指示器是一種實(shí)用的配電網(wǎng)故障在線監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)的自動(dòng)化方案,它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)線路(或設(shè)備)的運(yùn)行狀態(tài),發(fā)現(xiàn)非正常運(yùn)行狀態(tài),在本地和遠(yuǎn)程指示、報(bào)警,并自動(dòng)定位故障點(diǎn)(故障區(qū)段)。

        1 設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

        配電網(wǎng)故障指示器存在一些不足:

        1)硬件的功能和性能要求不全面;

        2)通信標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范;

        3)動(dòng)作正確率不高;

        4)缺乏統(tǒng)一的檢測(cè)檢驗(yàn)方法。

        以上問(wèn)題使得該產(chǎn)品對(duì)故障的判斷定位準(zhǔn)確率不高,嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的有效利用。需要對(duì)入網(wǎng)的故障指示器進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),為電網(wǎng)企業(yè)的投資決策提供技術(shù)依據(jù)。

        2 確定測(cè)試對(duì)象

        早期的故障指示器檢測(cè)單相接地故障的方法有:零序電流法、電容電流法、首半波法、5 次諧波法等。這些檢測(cè)原理都依賴發(fā)生故障前后配電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化,適用范圍有一定的局限性,這些檢測(cè)原理的指示器并未在實(shí)際中得到有效應(yīng)用。投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的故障指示器檢測(cè)方法主要為暫態(tài)綜合判據(jù)法和信號(hào)源注入法。

        “暫態(tài)法”檢測(cè)接地(在配電線路發(fā)生單相接地的瞬間,線路對(duì)地分布電容上的電荷通過(guò)接地點(diǎn)放電,會(huì)形成一個(gè)明顯的暫態(tài)電流、電壓,理論上可以通過(guò)捕捉這一瞬時(shí)信號(hào),實(shí)現(xiàn)故障定位),只是檢測(cè)接地用電容放電的“瞬時(shí)信號(hào)”無(wú)源法存在一定的限制和死區(qū),從原理上講其檢測(cè)準(zhǔn)確率無(wú)法達(dá)到100%,只適用于金屬性接地,適用范圍有限。

        圖1 信號(hào)源故障指示示意圖

        圖2 特征信號(hào)波形示意圖

        相比較而言,“信號(hào)源注入法”人為放大了接地的特征信號(hào),使得指示器本體捕捉和檢測(cè)變得簡(jiǎn)單可靠,檢測(cè)準(zhǔn)確率是最好的。

        3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案

        3.1 試驗(yàn)地點(diǎn)的選取

        試驗(yàn)選取某110 kV 變電站10 kV 沿江線作為測(cè)試線路,線路為單電源輻射結(jié)構(gòu),10 kV 有兩段母線,每段母線上均有一臺(tái)消弧線圈??紤]試驗(yàn)點(diǎn)的因素:

        1)試驗(yàn)點(diǎn)一在主線上,距離變電站出線較近,故障電流和負(fù)荷電流較大;

        2)試驗(yàn)點(diǎn)二在支線上,距離變電站出線較遠(yuǎn),故障電流小,負(fù)荷電流一般;

        3)試驗(yàn)點(diǎn)三在另一支線上,距離變電站出線較遠(yuǎn),故障電流小,負(fù)荷電流小。

        在10 kV 沿江線三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)處通過(guò)試驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)和10 kV 線路真空柱上斷路器與相應(yīng)大功率電阻器的接地樁相連,并在測(cè)試點(diǎn)前后裝設(shè)故障指示器,通過(guò)提前對(duì)110 kV 城南變電站10 kVⅡ段母線#2 消弧線圈投入或切除的調(diào)整,從110 kV城南變電站10 kV 沿江線066 斷路器送電,提供消弧線圈投/切情況下的10 kV 配電線路人工單相接試驗(yàn)的測(cè)試條件,試驗(yàn)期間安全和技術(shù)應(yīng)到位。

        3.2 設(shè)備的安裝

        被測(cè)設(shè)備:分別在三個(gè)故障點(diǎn)位置前后各安裝一組,總共六組。每組指示器配有一個(gè)通信終端安裝在附近桿塔上,主站系統(tǒng)在遠(yuǎn)方接收信號(hào)并定位故障。試驗(yàn)設(shè)備通過(guò)帶電作業(yè)方式配合完成線路ABC 三相到試驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)、斷路器(包括與控制箱的連接)等的連接工作,見(jiàn)圖3。

        圖3 現(xiàn)場(chǎng)一次接線示意

        3.3 試驗(yàn)過(guò)程

        消弧線圈退出情況下,分別在故障點(diǎn)1、2、3 處人為設(shè)置10 s 的單相接地故障,接地過(guò)渡電阻在0 Ω、50 Ω、100 Ω、200 Ω、400 Ω、600 Ω(高阻接地)的情況下測(cè)試。故障位置點(diǎn)一、二、三依照下列流程圖進(jìn)行試驗(yàn):

        圖4 試驗(yàn)流程圖

        3.4 檢測(cè)結(jié)果分析

        位置點(diǎn)一的試驗(yàn)主要是在10 kV 沿江線N76-N77 號(hào)桿中間位置,由于測(cè)試過(guò)程中,兩個(gè)廠家的故障指示器均未動(dòng)作,故未做動(dòng)作情況統(tǒng)計(jì)。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        以故障指示器為基礎(chǔ)的故障定位系統(tǒng)作為一種簡(jiǎn)易的配電網(wǎng)自動(dòng)化方案現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法是在真實(shí)配電線路上人為發(fā)生短路接地故障,檢測(cè)故障指示器能否準(zhǔn)確定位故障位置,檢測(cè)結(jié)果最趨近于真實(shí)情況。通過(guò)此次試驗(yàn),能夠?yàn)榕潆娋W(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)范和推廣應(yīng)用提供有力的技術(shù)支持。

        [1]嚴(yán)鳳,郭增為.10 kV 配電線路綜合故障定位方法研究[J].電網(wǎng)與清潔能源,2010 (07).

        [2]王楠,張利,楊以涵.10 kV 配電網(wǎng)單相接地故障交直流信號(hào)注入綜合定位法[J].電網(wǎng)技術(shù),2008 (24).

        [3]李硯.配電網(wǎng)單相接地故障定位技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)(北京),2011.

        [4]周強(qiáng)輔,屈莉莉,李斌銀,等.基于故障指示器的配電線路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)研發(fā)[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2010 (05).

        [5]李璇,梁曉飛.故障定位系統(tǒng)在農(nóng)村配網(wǎng)中的運(yùn)用[J].湖北電力,2012 (06).

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