周達(dá)玲

國網(wǎng)福建晉江市供電有限公司

中壓配電網(wǎng)零序故障分析及診斷方法

周達(dá)玲

國網(wǎng)福建晉江市供電有限公司

零序故障在中壓配網(wǎng)中作為一種較為常見的故障，對供電配網(wǎng)有著很重要的影響，為了增強中壓配網(wǎng)供電的有效性和可靠性，提高電力的配送質(zhì)量，減少事故和經(jīng)濟(jì)損失的發(fā)生，針對中壓配電網(wǎng)零序故障，供電單位要給予關(guān)注和重視。本文基于零序故障的分析，對智能型零序故障錄波與診斷裝置進(jìn)行了相關(guān)的分析，同時說明對零序故障診斷方法，以此來有效的降低工作人員的工作強度，保證供電的質(zhì)量。

中壓配電網(wǎng)；零故障；診斷分析

供電網(wǎng)的中高壓變電站通常作為供電的樞紐點，它能否安全可靠的工作在很大程度上影響著電網(wǎng)整體的的有效運行。針對供電安全性，怎樣減少配電網(wǎng)故障的發(fā)生，當(dāng)故障或異常運行出現(xiàn)時，能否快速、精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)事故產(chǎn)生原因，降低故障排查時間，確保供電的安全性已作為配電網(wǎng)工作的重中之重。

一、中壓配網(wǎng)零故障的分析

在中壓電網(wǎng)(即6-35kV之間)中，通常有兩大類的故障劃分：第一類故障就是中性點電壓升高，而第二類的故障就是相間電壓異常(例，相間短路)。

(一)中性點不接地故障分析

在中性點不接地電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地的問題時，電壓的情況將會產(chǎn)生較為顯著的變化。在參考資料中的部分接線圖體現(xiàn)的是C相出現(xiàn)金屬性接地時的狀況，當(dāng)發(fā)生接地后的故障點C相的電壓變?yōu)榱?，就是Udc為 0。此時，依照故障相的條件，能夠得出以下的電壓方程式，即：

UO+UC=Udc為0。這個方程式中UO作為中性點對地電壓，而UC是C相電源電壓。所以有UO= -UC。這個方程式說明，在C相產(chǎn)生單相接地的情況時，中性點的對地電壓就不會為零了，相反會成為-UC，所以對應(yīng)A、B相的對地電壓方程式為：

UdA=UO+UA=-UC+UA=√3 UCe-j150

UdB=UO+UB=-UC+UB=√3 UCej150

由相關(guān)相量關(guān)系可知，UdA與UdB之間的夾角轉(zhuǎn)變成60度。具體而言，三個線電壓依然維持著原有對稱和大小。然而，由這組方程式能夠得知，二個非故障相即A與B的對地電壓卻提升√3倍。因為線電壓依然維持恒定，所以對于電力用戶的持續(xù)工作幾乎不會有太大影響。此外，雖然電壓相對地提升了√3倍，然而對于電力網(wǎng)和其他的電氣設(shè)施裝置也沒有太大的威脅，由于在中性點不接地的配電網(wǎng)情況下，所有設(shè)備裝置的絕緣體是根據(jù)線電壓進(jìn)行設(shè)計的。然而，因為A與B電壓相對地提升了√3倍，所以此對地的電容電流隨之會提升√3倍[1]。

因為C相產(chǎn)生接地，它的對地電容被短接，因此C的對地電容電流會成為零。因此當(dāng)通過C相接地點進(jìn)入地中的電容電流(也就是接地電流)已不為零，為：

假設(shè)線路的每相對地電容都是相等，為CA=CB=CC=C。那么兩個全相的電容電流各自為：

ICA = UdA-jXc=j√3ωCUce-j150=√3ωCUce-j60

ICB = UdB-jXc=j√3ωCUcej150=√3ωCUce-j120

把ICA與ICB的值代入方程，能夠得出：

IC= -(ICA+ICB)=√3ωCUce(-j60+e-j120)= j3ωCUc。

它的絕對值是：IC= 3ωCUΥ。此式子中的UΥ是裝置相電壓；而ω是角頻率；C是相對地電容。

由上式可知，在中性點出現(xiàn)不接地，單相接地電流IC與正常情況下的3倍相對地電容電流是一致的。

(二)中性點經(jīng)消弧線圈接地故障分析

配電系統(tǒng)對電容電流的限制措施，通常利用消弧線圈補償法，使用消弧線圈的感性電流來對接地電容電流進(jìn)行補償。在消弧線圈接地的配電系統(tǒng)中，盡管工頻電容電流已由消弧線圈的感性電流進(jìn)行了補償，然而對于5次諧波而言，消弧線圈的五次諧波感性電流，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于5次諧波的接地電容電流，所以針對5次諧波而言，幾乎不會將消弧線圈的影響作考慮。

二、零故障診斷方法分析

(一)裝置診斷的基本方法

零故障錄波與診斷裝置，通常利用控制屏、中央控制器、零電流的互感器和數(shù)據(jù)的分析工作站，同時有效的引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)的全部信息集成網(wǎng)絡(luò)，信息的存儲反映在神經(jīng)單元彼此的連接權(quán)上，應(yīng)用配電系統(tǒng)的主動適應(yīng)與自學(xué)能力將會促進(jìn)故障診斷裝置擁有很強適應(yīng)性。所以當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，基于信息不同調(diào)度端能夠根據(jù)反饋的信息的時間差，把故障信息進(jìn)行3級劃分：第一級為開關(guān)動作的信息；第二級為保護(hù)動作的信息；第三級為故障錄波信息。工作人員可使用開關(guān)及其保護(hù)動作信息有效的進(jìn)行故障診斷，使用故障錄波信息能夠?qū)︿洸ㄟM(jìn)行詳細(xì)的分析同時對保護(hù)動作做出相關(guān)的評判。按照保護(hù)動作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)果能有效的進(jìn)行保護(hù)動作信息誤動、拒動的修正，以更加精確的進(jìn)行故障的診斷[2]。

(二)具體診斷方法

1.全信息故障辨識診斷

將每個零序信號進(jìn)行詳細(xì)的一致性比對，從而來確定故障是不是PT、CT類故障，之后利用信號發(fā)展過程的搜索功能，把將障的整個過程，準(zhǔn)確的分解為由單一的電網(wǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)突變造成的子過程，再對這個過程做頻域分析，分析評判故障的所屬類型，再對全子過程作全時域、全頻域的搜索，繼而獲知最強特征的區(qū)域，在所在區(qū)域做電流流向試驗分析，以此來準(zhǔn)確的判斷故障出現(xiàn)的區(qū)域。

2.全過程實時錄波診斷。

(1)零序故障數(shù)據(jù)特征采樣記錄。對全部的零序信號做詳細(xì)的實時采樣，而且要必須將信號最近的1500周期全部采樣的數(shù)據(jù)做仔細(xì)保存。同時對各個采樣點的數(shù)據(jù)做實時計算分析，如果有暫態(tài)產(chǎn)生，那么就必須將該暫態(tài)的整個過程的波形完整截取下來，做詳細(xì)的在線分析，而且把此次的錄波數(shù)據(jù)存儲到硬盤中。

(3)對消弧線圈動態(tài)特性進(jìn)行分析計算。針對不同種類的消弧線圈搭建對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型收集的錄波數(shù)據(jù)及其消弧線圈動態(tài)特性的相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)，繼而準(zhǔn)確分析計算消弧線圈動態(tài)特性。

(4)按照錄波數(shù)據(jù)及其現(xiàn)場情況診斷故障。仔細(xì)討論錄波數(shù)據(jù)及其故障原因之間的關(guān)聯(lián)性，要按照不同的故障起因搭建仿真模擬的數(shù)據(jù)模型，再對仿真錄波所得的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù)做對照計算，從而獲知錄波數(shù)據(jù)與故障原因之間的關(guān)聯(lián)性。根據(jù)故障產(chǎn)生的原因仔細(xì)劃分故障的類別，再對不同故障類別發(fā)生的頻次做數(shù)據(jù)統(tǒng)計，分析與電網(wǎng)工作的環(huán)境的關(guān)聯(lián)。

結(jié)語

根據(jù)各個大城市的不同但有代表性的供電方式，同時依據(jù)實際情況，本文所分析的相關(guān)診斷方法是非常有效的，供電安全性有充分提高，獲得了較好的效果。零故障診斷裝置與技術(shù)能夠有效判斷故障類型和發(fā)生區(qū)域，從而很好的防止了配電事故的發(fā)生，確保了供電質(zhì)量。

[1] 史永.城市中壓配電網(wǎng)高可靠性供電模式與應(yīng)用[J]電力設(shè)備，2014(4)：83-83.

[2] 張永文.低壓配電網(wǎng)中斷零、缺相故障及其保護(hù)整體解決方案[J]電器與能效管理技術(shù)，2017(1)：68-72.

[3] 徐小明.影響中壓配電網(wǎng)供電可靠性的因素分析[J]農(nóng)村電工，2011(5)：29-30.