郭浩

摘 要： 本文根據(jù)諧振接地配電網(wǎng)單相故障的特點(diǎn)，提出一種利用零序殘流增量法解決諧振接地配電網(wǎng)故障定位的新方法。該方法通過改變消弧線圈電抗值，從而引起線路上各點(diǎn)的零序電流模值發(fā)生變化，根據(jù)零序電流模值的變化特性來判斷故障位置。

關(guān)鍵詞： 諧振接地配電網(wǎng)；故障定位；單相接地?cái)痴?；殘流增量?/p>

0 引言

我國多數(shù)6kV-35kV配電系統(tǒng)為輻射狀諧振接地配電網(wǎng)[1]，消弧線圈的存在為配電網(wǎng)提供了一種可控手段，但由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，使得各個(gè)線路的零序電流大小相差很小，相位基本一致。發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障線路和非故障線路穩(wěn)態(tài)時(shí)的特征無明顯差異，這給故障帶電定位帶來了困難。

目前已提出多種諧振接地配電網(wǎng)單相接地故障選線方法[2-3]，但相關(guān)的定位方法還很少。本文將文獻(xiàn)[3]的殘流增量法進(jìn)一步應(yīng)用到故障定位中，該方法通過改變消弧線圈電抗值，從而引起線路上各點(diǎn)的零序電流模值發(fā)生變化，根據(jù)零序電流模值的變化特性來判斷故障位置。通過將折算到同一電壓水平的零序電流模值相減，克服了接地電阻的影響。并且采用移動(dòng)式零序電流互感器法解決了零序電流測量難問題。

1 諧振接地配電網(wǎng)單相故障分析

以圖1所示配電網(wǎng)為例，對(duì)諧振接地配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后的零序電壓和零序電流進(jìn)行分析。為了簡化取系統(tǒng)有4條出線，在出線4上發(fā)生A相接地故障，接地電阻為R。

圖1 諧振接地配電網(wǎng)零序網(wǎng)絡(luò)

Fig.1 Zero sequence network of neutral-point resonant grounded system

故障點(diǎn)的零序電流：

（1）

其中 為故障出線總的的對(duì)地零序電流； ，為所有線路的對(duì)地零序電容值。繪出圖1系統(tǒng)的三相電路結(jié)構(gòu)，可求得經(jīng)接地電阻為R的零序電壓：

（2）

根據(jù)以上分析，諧振接地配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障有如下特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，將產(chǎn)生零序電壓，且系統(tǒng)中各點(diǎn)的零序電壓近似相等。

（2）故障線路出口處的零序電流等于所有非故障線的零序電流與消弧線圈的電感電流之和，零序電流與零序電壓之間的相位由消弧線圈的電感電流大小來決定。

（3）若單相接地故障為經(jīng)電阻接地，接地電阻的大小僅影響到零序電壓和零序電流的大小，但不影響零序電壓和零序電流之間的相位關(guān)系。

2 殘流增量法故障定位

如圖1所示，故障線上各支路的對(duì)地電容電流：

（3）

故障線路上各檢測點(diǎn)的零序電流：

（4）

在故障發(fā)生后調(diào)節(jié)消弧線的參數(shù)，則消弧線圈參數(shù)的變化會(huì)引起補(bǔ)償電感電流的變化，故障線路各檢測點(diǎn)的零序電流模值變化為：

（5）

若所發(fā)生故障類型為金屬性接地，消弧線圈參數(shù)改變前后零序電壓不變，各線路對(duì)地電容電流不變，即 均為零，則故障路徑上的零序電流變化量 等于消弧線圈的電感電流變化量 ，而非故障路徑上的零序電流變化量

等于零。由此得出金屬接地條件下的殘流增量法判據(jù)：消弧線圈電抗發(fā)生改變時(shí)，若該點(diǎn)的零序電流模值變化很大，近似等于消弧線圈的電感電流變化，則該檢測點(diǎn)位于故障路徑上，若該點(diǎn)的零序電流模值變化很小，近似為零，說明該檢測點(diǎn)位于非故障路徑上。

3 改進(jìn)的殘流增量法

若所發(fā)生故障類型為電阻接地，由式（2）知，當(dāng)改變消弧線圈的參數(shù)時(shí)，零序電壓模值的變化將導(dǎo)致非故障線路、故障線路的非故障路徑的零序電流模值變化，此時(shí)無法直接應(yīng)用前面所述的殘流增量法判據(jù)，需要對(duì)上述判據(jù)進(jìn)行改進(jìn)。

分析如下：由 ，且線路的對(duì)地電容不變，于是

（6）

將所有的電流都折算到金屬接地情況下后，所有線路的對(duì)地電容電流變化為零，即有

（7）

改進(jìn)的殘流增量法：將消弧線圈改變前后的零序電流分別折算到金屬接地情況下，用折算后的零序電流進(jìn)行模值相減，發(fā)生顯著變化的即為故障路徑，變化很小近似為零的即為非故障路徑。

4 殘流增量法的移動(dòng)式零序電流互感器測量

線路上零序電流的難測量由于以下原因：①配電架空線路一般是輻射狀、多分支，且電流檢測設(shè)備一般只安裝在線路出口處。②故障電流信號(hào)混雜在很大的負(fù)荷電流之中，使之很難被提取出來。③線路周圍存在大量的50Hz信號(hào)，也影響著故障電流信號(hào)的提取。

針對(duì)以上問題，本文采用移動(dòng)式零序電流互感器法測量線路上的零序電流。移動(dòng)式零序電流互感器檢測方式采用高精度鉗形CT，分別套接于三相線路上，通過對(duì)線路的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行檢測，根據(jù)故障判據(jù)判斷故障所處小區(qū)段，最后采用磁場檢測故障桿的方法確定具體的故障位置。

5 結(jié)論

本文提出了一種針對(duì)諧振接地配電網(wǎng)確定單相接地故障路徑和故障點(diǎn)的新方法。該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）將諧振接地選線的殘流增量法進(jìn)一步應(yīng)用到故障定位中，能有效的消除對(duì)地電容的不平衡和三相電流互感器參數(shù)不對(duì)稱對(duì)故障定位的影響。

（2）該方法不但適用于金屬接地故障，而且還適用于電阻接地故障。

（3）本文采用移動(dòng)式零序電流互感器法，并給出了相關(guān)的檢測判據(jù)，有效的解決了線路上零序電流的測量難問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 齊鄭，劉寶柱，王璐，賀晉宏.廣域殘流增選線方法在輻射狀諧振接地配電網(wǎng)中的應(yīng)用.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（3）：84-88.

[2] 束洪春，劉娟，王超，等.諧振接地電網(wǎng)故障暫態(tài)能量自適應(yīng)選線新方法.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（11）：72-76.

[3] 蔡旭，李仕平，杜永忠，等.變阻尼調(diào)匝式消弧線圈及接地選線綜合控制器.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004，28（51）：85-89.