王楚雄

摘 ?要：小電阻接地配網(wǎng)出現(xiàn)斷線故障，當(dāng)斷線偏離導(dǎo)電設(shè)備，常規(guī)保護(hù)則將由于無(wú)法測(cè)出高阻接地能力無(wú)法達(dá)到動(dòng)作條件，也就難以排查故障，進(jìn)而威脅配網(wǎng)系統(tǒng)安全。對(duì)此則需要深入剖析小電阻接地系統(tǒng)斷線模式下電壓與電流特點(diǎn)，并針對(duì)性地提出斷線保護(hù)對(duì)策和措施。

關(guān)鍵詞：小電阻接地配網(wǎng)系統(tǒng);斷線保護(hù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM862 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）35-0172-02

Abstract： When the wire break fault occurs in the low resistance grounding distribution network， when the wire break deviates from the conductive equipment， the conventional protection will be unable to measure the high resistance grounding capacity and can not reach the operating conditions， so it will be difficult to troubleshoot the fault， thus threatening the safety of the distribution network system. Therefore， it is necessary to analyze the characteristics of voltage and current in the wire-breaking mode of the small resistance grounding system， and put forward the countermeasures and measures of wire-breaking protection.

Keywords： low resistance grounding distribution system; wire break protection; application

引言

現(xiàn)階段，小電阻接地最常被運(yùn)用于10kV系統(tǒng)，零序過(guò)流保護(hù)實(shí)際整定數(shù)值過(guò)程中都只對(duì)于過(guò)渡電阻小于100？贅的接地故障，從而引發(fā)了更多的問(wèn)題和困惑。如果架空線路遭受雷電襲擊，則可能由于斷線落于導(dǎo)電性能不是很強(qiáng)的物體上，導(dǎo)致大于100？贅的過(guò)渡電阻接地，因?yàn)闊o(wú)法達(dá)到零序過(guò)流保護(hù)的整定值，長(zhǎng)期難以切斷電流，使得行人遭受電壓的襲擊，帶來(lái)更多的安全問(wèn)題。

1 基于小電阻接地配網(wǎng)斷線故障特征分析

1.1 斷線故障電流特征

小電阻接地系統(tǒng)主體接線有著自己的方式，如下圖1所示：

中性點(diǎn)接地電阻：Rt對(duì)于10kV系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通常取值10？贅，觀察上圖可以看出，線路5在4的下一級(jí)，線路4中出現(xiàn)了A相斷開事故，斷電后繼發(fā)經(jīng)過(guò)渡性電阻Rg接地。如果供電電源于母線出現(xiàn)了三個(gè)電勢(shì)，具體為：Ea，Eb，Ec，可以首先初步分析出現(xiàn)斷線事故的狀態(tài)，繼發(fā)過(guò)渡電阻接地的狀態(tài)則可以隨后分析。假設(shè)：線路4所流經(jīng)的三相負(fù)荷電流各自為：Iaload，Ibload，Icload對(duì)于10kV配網(wǎng)的小電阻接地系統(tǒng)只需一個(gè)中性點(diǎn)進(jìn)行接地。所以，10kV端的負(fù)荷變壓器的標(biāo)準(zhǔn)配設(shè)通常為三角形接線。參照相關(guān)原理，這三相負(fù)荷的電流相加結(jié)果為零，所以，此線路中的A相如果斷開或斷裂，則將出現(xiàn)以下關(guān)系式：

Ibload=-Icload

如果B相的負(fù)荷電流達(dá)到：Iphload，那么C相則達(dá)到-Iphload，如果三相對(duì)地電容電流各自為：jEaωC、jEbωC、jEcωC，當(dāng)A相斷開，如果其斷線點(diǎn)出現(xiàn)于和線路電源有一定間距的X位置，此處的電容為Cx，如果線路4和下一級(jí)線路的長(zhǎng)度一共達(dá)到l，將導(dǎo)致l-x長(zhǎng)度線路無(wú)法獲得充足的對(duì)地電容電流，假設(shè)其對(duì)地電容：Cl-x，則能夠得出：Cx+Cl-x=C，一旦出現(xiàn)斷線現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)的三相電流可以用一下關(guān)系式表示：

Ia=jEaωCx=jEaωC-jEaωC1-x

Ib=Iphload+jEbωC

Ic=-Iphload+jEcωC

將上式的不同序電流分別帶入對(duì)稱分量法公式內(nèi)，能夠算得：正負(fù)序電流I1和I2，而且算得二者的比值I2/I1。

通常來(lái)說(shuō)，負(fù)荷電流值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)對(duì)地電容電流值，后者可以不去分析，也能獲得斷線事故條件下負(fù)序電流和正序電流之間的比例特征，具體如下：

|I2/I1|≈1

從上面的理論分析能看出，如果小電阻接地系統(tǒng)出現(xiàn)斷線事故，其對(duì)應(yīng)的線路就會(huì)十分清晰地呈現(xiàn)出負(fù)序電流，其數(shù)值和正序電流值也大致相當(dāng)。結(jié)合上面的式子，負(fù)荷電流如果超出一定的數(shù)值，也就是說(shuō)負(fù)荷超出特定數(shù)值，對(duì)地電容電流所占比例也偏小，|I2/I1|的數(shù)值則靠近1，相反，負(fù)荷較輕，對(duì)地電容電流比例則變大，|I2/I1|的數(shù)值小于1。

如果出現(xiàn)相間故障，例如：當(dāng)BC相出現(xiàn)故障，兩相故障電流數(shù)值一樣，方向則完全反向，這種情況下也能達(dá)到上式子的特點(diǎn)，要想控制相間故障條件下，錯(cuò)誤辨認(rèn)成斷線故障，則需要細(xì)致進(jìn)行區(qū)別，斷線故障出現(xiàn)后，發(fā)生斷線相的電流則將變?yōu)?，非故障相電流依然不變。如果相間出現(xiàn)故障，則電流會(huì)急劇升高，憑借此規(guī)律增設(shè)電流限值條件來(lái)加以區(qū)分，也就是當(dāng)相電流低于特定臨界值時(shí)，就可以判斷為斷線故障，實(shí)際的臨界值則需要參照最大負(fù)荷電流來(lái)決定，電流限值條件為下列公式：

Imax

Imax-三相電流最大值，Kkload-可靠系數(shù)=1.2，Imaxload-最大負(fù)荷相電流

結(jié)合以上公式則能夠判斷出斷線故障，也可以和相間故障做出具體的區(qū)分，然而，當(dāng)發(fā)生斷線故障時(shí)，上下級(jí)的線路都將呈現(xiàn)出以上類似的電流特征，當(dāng)上級(jí)線路斷線，下級(jí)以及次下方的線路也都會(huì)出現(xiàn)類似的特點(diǎn)，如果僅僅依賴電流作為判斷依據(jù)，難以十分明確地?cái)喽ū炯?jí)線路有無(wú)斷線故障。同時(shí)，如果變壓器存在斷線現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)配網(wǎng)線路跌落在地的風(fēng)險(xiǎn)，也無(wú)需線路4發(fā)生跳閘故障，要想精準(zhǔn)地判斷本級(jí)線路有無(wú)斷裂故障，就需要結(jié)合電壓特點(diǎn)來(lái)做出深入地判斷。

1.2 斷線故障電壓特點(diǎn)

主要電壓是指負(fù)序電壓和零序電壓，從這兩大方面特征入手加以分析，配網(wǎng)斷線以后可能造成失去線路對(duì)地電容電流，故障線路的三相電流相加也將帶來(lái)持續(xù)的電流，從而造成電壓中性點(diǎn)偏移問(wèn)題。如果接地變壓器中性點(diǎn)零序電壓：U0，對(duì)應(yīng)的三相電壓各自為：Ea+U0，Eb+U0，Ec+U0采取類似的分析方法，可以把三項(xiàng)電壓的數(shù)值直接帶到負(fù)序分量計(jì)算公式，此時(shí)U2=0。如果三項(xiàng)電路的A相出現(xiàn)斷線，會(huì)發(fā)現(xiàn)負(fù)荷變壓器接線為三角狀。當(dāng)相關(guān)電氣參數(shù)呈現(xiàn)為對(duì)稱數(shù)值，A相電壓=其他兩相電壓數(shù)值的平均數(shù)。

2 小電阻接地配電網(wǎng)斷線保護(hù)

2.1 斷線保護(hù)判據(jù)

通過(guò)分析上面的小電阻接地系統(tǒng)斷線故障特點(diǎn)，能夠算得負(fù)序電流與正序電流的比值，可以將其當(dāng)作判據(jù)，電流限值條件則可次要參考，因?yàn)榕渚W(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)通常只能收集到來(lái)自于保護(hù)安裝位置的電壓值、電流值。對(duì)此不妨選擇以單端電氣量為基礎(chǔ)的保護(hù)判據(jù)，也就是只是參考使用保護(hù)安裝位置的電壓、電流、零序分量等來(lái)輔助判斷，無(wú)需借助線路對(duì)側(cè)的電壓值。

根據(jù)上面公式，負(fù)序電流/正序電流可以當(dāng)作判斷依據(jù)，現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中，要分析避開TA單相斷線現(xiàn)象，出現(xiàn)此問(wèn)題時(shí)，保護(hù)則不會(huì)誤動(dòng)。在這種條件下保護(hù)設(shè)備所算出的電流比值=0.5，如果選擇1.2倍的可靠系數(shù)，對(duì)應(yīng)二者比值則>0.6，可以將電流限值條件當(dāng)作區(qū)分相間故障作為另一個(gè)判據(jù)，可靠系數(shù)可以取值1.2。假設(shè)10kV小電阻接地系統(tǒng)中性點(diǎn)電阻=10？贅，得出U0<0.11Unph，參照零序電壓限值條件屬于欠量條件，如果零序電壓較小，無(wú)需測(cè)量值十分精準(zhǔn)，自然也不受測(cè)量精度的干擾。從而得到斷線保護(hù)的完整判據(jù)公式，如下：

|I2/I1|>0.6

Imax<1.2Imaxload

U0<0.11Unfh

2.2 靈敏度分析

因?yàn)檫x擇了負(fù)序電流、正序電流的比值作為主要判斷依據(jù)，這兩大電流都將跟隨負(fù)荷電流的大小等來(lái)對(duì)應(yīng)發(fā)生改變。所以，不會(huì)跟隨負(fù)荷的調(diào)整來(lái)對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)臨界值，具有超強(qiáng)的適應(yīng)性。

如果負(fù)荷失去平衡，因?yàn)閱蜗鄶嗑€，結(jié)合相關(guān)的原理，完善兩相的負(fù)荷電流都將達(dá)到上述公式，無(wú)需參考斷線前負(fù)荷平衡情況。

結(jié)合上面的公式，負(fù)荷較重時(shí)，負(fù)荷電流會(huì)占據(jù)較大比重，對(duì)地電容電流也不會(huì)帶來(lái)太大的干擾，這是負(fù)序、正序電流之比靠近1，相反，負(fù)荷變小時(shí)，對(duì)地電容電流則將帶來(lái)更大的影響，比值則降低，特殊條件下，如果負(fù)荷電流=0，比值不大于0.6，也就難以測(cè)試出單相斷線故障，需要待負(fù)荷上升以后才能動(dòng)作。

常規(guī)模式下出現(xiàn)斷線，上級(jí)線路則將有負(fù)荷不平衡現(xiàn)象，通常來(lái)說(shuō)難以達(dá)到比值大于0.6的條件，也不會(huì)發(fā)出動(dòng)作，然而，如果上級(jí)線路的負(fù)荷很輕，上級(jí)線路的負(fù)荷，同發(fā)生斷線事故的線路的總負(fù)荷比例過(guò)小，斷線相的電流也將急劇下降，會(huì)造成極大的不平衡，這樣就達(dá)到了比值大于0.6的條件，此時(shí)則將出現(xiàn)誤動(dòng)現(xiàn)象。要想有效控制此誤動(dòng)，則需要對(duì)斷線保護(hù)實(shí)施階梯時(shí)間整定，從而預(yù)防上級(jí)線路由于輕負(fù)荷發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

小電阻接地配網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)高阻接地失靈的現(xiàn)象，特別是對(duì)于斷線故障，線路跌落在絕緣體時(shí)，可能帶來(lái)更多的潛在隱患與危機(jī)，對(duì)此結(jié)合其電流與電壓特點(diǎn)來(lái)采取科學(xué)的斷線保護(hù)措施，則可以清晰、精準(zhǔn)地辨認(rèn)斷線故障類型以及位置，從而及時(shí)采取措施來(lái)隔離故障。

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