張敏 張維 王煥文 譚衛(wèi)斌
(珠海許繼電氣有限公司 廣東省珠海市 519000)
我國電網(wǎng)接地方式包含中性點不接地、經(jīng)高阻接地等方法,但在運行過程中,其存在相關(guān)的系統(tǒng)故障。單向接地故障發(fā)生頻率較高,且對絕緣要求較高,因此對故障選線判定為故障位置,并處理故障非常重要。我國6~66kV中低壓配電網(wǎng),其大多數(shù)均采用小電流接地系統(tǒng)。此種系統(tǒng)發(fā)生故障頻率約為80%左右,在發(fā)生故障時,檢測人員需要根據(jù)小電流接電系統(tǒng)的故障特性進行排查。找出故障線路,并對故障線路進行處理。電配電網(wǎng)在發(fā)生接地故障時,故障電流較小,且整個故障電流與較多的負載電流以及其他因素干擾,導致整個故障特征不明顯。因此,學者對于選線問題進行大量研究,并提出各種改進方法。我國與以往相比,現(xiàn)有的故障改進方法已經(jīng)實現(xiàn)有效改良。因此,在本文的研究中,可以通過更有效的方法分析小電流接地系統(tǒng)的工作特性,并分析各種故障處理方法的優(yōu)勢。
根據(jù)小電流接地系統(tǒng)(Low current grounding system)基本概述進行分析,小電流接地系統(tǒng)其泛指中性點不接地或通過消弧線圈以及高阻抗接地三相系統(tǒng)[1]。因此,小電流接地系統(tǒng)當某一項發(fā)生接地故障時,其不能構(gòu)成短路回路。接地故障電流比負載電流較小,此處系統(tǒng)被稱之為小電流接地系統(tǒng)[2]。
小電流接地系統(tǒng)在使用中,其故障現(xiàn)象較多。就主要原因分析,小電流會出現(xiàn)母線電壓不平衡現(xiàn)象,導致母線電壓不平衡的原因很多,因此其處理方法因故障而異[3]。
例如,母線電壓互感器。電壓內(nèi)部互感器一相電壓為0,而另外兩線電壓正常,這就會導致10kV母線三相電壓出現(xiàn)熔絲熔斷的現(xiàn)象。因此,可以更換二次熔絲,確保整個電壓正常。此外,如母線電壓互感器一項一次熔絲熔斷,從電壓表反映出一線電壓大幅度降低,其他兩線電壓有不同程度降低。因此,可以進行添加電壓互感檢查,如母線電壓為6.7kV、5.2kV、2.5kV,在熔絲更換后,觀察電壓是否恢復正常。
對于整個接地系統(tǒng)而言,其中性點不直接接地系統(tǒng)在運行過程中,如突發(fā)接地故障且接地故障暫未有效處理時,整個系統(tǒng)將會伴隨連續(xù)電壓產(chǎn)生連續(xù)電流。因此,其所有非故障線路上的元件,對于整個電容電流之和,在數(shù)值上可以等于故障限流的連續(xù)電流[4]。這就意味著故障電流從電流方向流向電路流向,與母線非故障線路相反。因此,為了減少故障點的故障,電流可以在后續(xù)改進過程中,在中心點處接入消弧線圈,疊加相關(guān)的感應相反感性電流,且由于消弧線圈補償作用,所疊加的感性電流在數(shù)值上可以大于故障電流。使整個故障電流的方法與非故障電流相同。
在配電網(wǎng)運行過程中,如配電網(wǎng)發(fā)生故障,且所產(chǎn)生的故障電流包含障礙成分較多,因此可以將其看作為暫態(tài)特征信號[5]。在目前的改良過程中,全網(wǎng)絡的暫態(tài)電流經(jīng)分析,相當于兩個電流容量之和,且整個放電電流由母線流向故障點,可以根據(jù)故障線路的電壓降低而產(chǎn)生。因此,充電電流通過電源形成回路,且在電壓接近最大等值時,電流電容遠大于整個電感電容。針對于消弧線圈補償作用,則可以忽略不計。因此,其可以認定為中性點不接地系統(tǒng)以及經(jīng)消無限接地系統(tǒng)。將二者進行分析,可以得知針對于接地系統(tǒng)的故障而言,二者的故障暫態(tài)特性具有一定的相似性。因此,可以利用暫態(tài)特征,將其看作為選線的基本依據(jù),使其具有重要的價值含義[6]。
3.1.1 零序電流比幅法
根據(jù)整個連續(xù)電流而言,其比副法的特性便是將零序電流以系統(tǒng)故障的穩(wěn)定特征來進行選線。例如,根據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性,將母線處完成連續(xù)電流幅值大小的比例測量。根據(jù)整個幅值的最大線路,完成故障線路。選擇此種方法,雖然具有一定的可行性,但其幅值差距不大。當線路在運行過程中,如整體出現(xiàn)運行故障時或母線出現(xiàn)運行故障時,便會很容易出現(xiàn)選線失敗的問題。此外,其整體線路包含復雜因素影響,例如系統(tǒng)運行方式等,因此在整個電流中,其不適用于此系統(tǒng)。但零序電流比幅法適用于小電流不接地系統(tǒng),適用范圍較小,修復精度良好[7]。
3.1.2 零序電流相位法
對于配電網(wǎng)而言,當配電網(wǎng)在運行過程中發(fā)生接地故障時,需要就故障產(chǎn)生的位置、方向等進行判斷。在利用故障穩(wěn)態(tài)特征中,可以選擇各條出線的零序電流作為故障線路進行分析。并將其整體作為連續(xù)電流方向,根據(jù)連續(xù)電流方向的不同線路從過阻線路開始檢查。當整個線路較短且連續(xù)線路較小時,便很容易產(chǎn)生“時針效應”,導致零序電流方向判斷出現(xiàn)錯誤。此外,對于系統(tǒng)的運行方式定制或平衡以及過渡電阻等,亦會對整個故障線路產(chǎn)生一定模式的干擾。因此,基于消弧線圈的補償作用,可以有效改良整個工程項目的方向[8]。
3.1.3 群體比幅比相法
該方法是零序電流相位法以及零序電流比幅法二者結(jié)合的檢驗方法,群體比幅比相法可以選擇各條適合線路的零序電流,并遵循整個電流的幅值,選出三條以上的幅值。并對其整體進行比較。針對于整個方位以及其他線路而言,相反的即為故障線路,但若所有方向線路都相同,則可以判定為母線故障。這種方法很容易受過度電阻的大小以及CT不平衡等因素影響,且存在盲點以及死區(qū)之間的困擾。因此,其作為前兩種方法的結(jié)合,可以適用于不接地系統(tǒng)[9]。
3.1.4 有功分量法
根據(jù)整個電網(wǎng)而言,電網(wǎng)中的各條線路可以完成電網(wǎng)消阻線圈的并聯(lián)解決。且在電阻發(fā)生故障時,會產(chǎn)生一定的有功電流,且無法被消耗電圈補償。就連續(xù)電壓而言,連續(xù)電壓作為參考量,將其有功分量取出,隨后利用故障線路以及連續(xù)電流的有功分量相比,其可以根據(jù)非故障線路方向,來完成返線。此方法雖然不受消弧線圈的限制,但其就現(xiàn)有電流中有功分量成分較少,因此降低了檢測的靈敏度。在檢測過程中,受接地電阻以及電流互感器的不平衡影響[10]。
3.1.5 五次諧波法
關(guān)于整個配電網(wǎng)的運行特性進行分析,配電網(wǎng)在運行時如發(fā)生故障且故障暫時未修復時,諧波成分便是產(chǎn)生故障的主要因素。且根據(jù)整個諧波的種類進行分析,主要為五次諧波。經(jīng)研究證實,消弧線圈對于五次諧波的補償,是整個諧波的1/25。因此,可以忽略于五次諧波所帶來的額外補償。對于五次諧波的補償,根據(jù)現(xiàn)場的實際運行效果,完成選擇確定。當整個接地電阻較大時,其諧波的分量就會較小,不容易檢測,很容易受電弧不平衡影響。
3.1.6 零序?qū)Ъ{法
在電網(wǎng)運行過程中,如突然發(fā)生線路故障,除以上解決方法外,亦需要考慮使用零序?qū)Ъ{法。通過零序?qū)Ъ{法,可以在電網(wǎng)中增加一個不對稱電源,且分析此電源的影響與電路系統(tǒng)的改變。根據(jù)此項特點,根據(jù)每條線路的方位以及相同的順序完成學習。只有故障線路的零序?qū)Ъ{大小以及相位在非故障線路中,自身的使用特性才會被有效認定,其非故障線路導納散布在第一象限中。該方法靈敏度較高,具有極佳的準確度,但需要自動協(xié)調(diào),且需要根據(jù)消弧線圈一起使用。因此,在間歇性瞬時故障時,其較為不足,降低了適用范圍以及選線的準確性。
3.1.7 S注入法
在產(chǎn)生接地故障時,可以通過顯示的PT系統(tǒng),向完全不同的系統(tǒng)頻率輸入一定的特殊電流信號。通過接地電流進接地點后,流入接地點信號可以使用探測器,探測出各條線路,以尋找特殊信號,完成線路故障的選擇。根據(jù)整個機體故障而言,其可以通過大小地,形成回路。在信號探測后,可以在故障時形成通路。且該方法不受電路參數(shù)的影響,亦不受整個線路影響,顯著提升了各因素影響下的選線準確率。根據(jù)現(xiàn)有的電流信號而言,其整個接受的PT流量限制度不宜太高。在接地電阻較大時,其注入的信號會被電路上的電流分流,降低檢測靈敏度。因此,注入信號不在連續(xù)出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象,避免了不良影響。
目前,我國對于整個故障選線方法而言,其整體精準的判斷出整個過程、線路以及故障原因。因此,可以結(jié)合整個小電流接地系統(tǒng)故障選線方法,確保每種選線方法都具備自身的獨特優(yōu)勢。根據(jù)整個研究,可以將已有的幾種方法進行綜合應用,結(jié)合數(shù)學工具以及手段,來精準的完成學習、處理并解決相關(guān)故障。因此,進行故障選擇的途徑,分為直接法以及間接法。直接法可以利用故障信號的特性進行選擇,而間接法則通過手動輸入其他信號來完成檢測。
4.2.1 小波分析理論的基本概述
根據(jù)整個小波分析理論而言,其作為一種經(jīng)典的時頻轉(zhuǎn)換方法,可以監(jiān)控整個視頻率的信號特性。并在此基礎(chǔ)上,根據(jù)小波變換的頻率可以彌補自身的不足。小波變換提供了可隨頻率變化的窗口,并根據(jù)小波變換,完成信號分解,形成一系列效果。利用整個時域以及頻率的信息特征,完整轉(zhuǎn)換。
4.2.2 小波理論的故障選線方法
在進行故障線路選擇中,利用小波理論,可以完成故障的有效選擇。根據(jù)整個電波、電力,分析特點后得知自身的暫態(tài)狀態(tài)可以由暫態(tài)電流、電容決定。因此,利用小波變換,將含有噪聲的信號進行分解,并對各頻段中的線路連續(xù)電流信號,經(jīng)小波變換后進行模擬值比較。對整個成分復雜的故障暫態(tài)電流進行分析,以進一步得出可靠選線。例如,進行小波函數(shù)選取。在小波函數(shù)選取中,突出第一小波基礎(chǔ)函數(shù)。此外,進行頻率選擇。在選擇中,通過小波db10超采樣采樣時間以及采樣頻率,根據(jù)實際情況進行判斷。
綜上所述,在小電流接地系統(tǒng)故障選擇中,本文將分析各種選線方法的原理以及優(yōu)缺點,得出以下結(jié)論。
通過整個零序電流比幅以及比相法,簡單易行,但其整體不能用于接地系統(tǒng),且很容易受過度電阻以及CT不平衡影響。而有功分量法、五次諧波法以及S注入法,均可以適用于接地諧波系統(tǒng),因此可以得到良好的選線方案。而小波分析法以及綜合法,在理論上具有較高的表現(xiàn)準確性,但缺乏實際應用特效。因此,必須進行選線準確率方法的應用,以保障能夠根據(jù)實際應用方法進行分析。
此外,在研究相關(guān)過程后,可以根據(jù)動態(tài)測量特征量的特點,保證小波分析理論不僅在理論上能夠具有極高的應用特性,在實踐上也能夠發(fā)揮良好效應。利用小波理論的優(yōu)勢,實現(xiàn)精準判斷。根據(jù)諧波的實際應用情況出發(fā),完成我國配電網(wǎng)的有效優(yōu)化。有針對性的應用國外優(yōu)秀的科技技術(shù),完成選線系統(tǒng)的結(jié)合以及檢測。