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配电网接地故障分析与分界开关控制器的接地判据

架空线路与电缆线路的接地故障现象和接地保护现状
架空线路接地故障主要集中在绝缘子、PT、高压电容器、高压熔断器、电力变压器等设备绝缘故障和高压导线与树枝树叶或其它高空接地物体的接触,开始表现为暂态闪络和高阻接地,接地电流变现为数值很小,时间很短,随着绝缘进一步破坏,碳化,逐步引发刚性接地故障,,此时线路有较大谐振过电压,。如不快速断电处理就会引发相间短路事故扩大。电缆线路接地故障常常集中电缆终端,如环网柜电缆接头处、后插式避雷器还有高压电容器、高压熔断器、PT、电力变压器等设备绝缘故障和安装工艺故障,还有城市建设经常出现高压电缆被挖断。这些接地接地故障发生都会产生更为严重的影响。一般控制器能可靠处理接地故障将可以避免80%以上线路故障,减少多数短路故障的发生。
接地故障初期接地电流一般很微弱,高阻接地一次电流毫安级,很难检测,需要感应灵敏度高、采集精度高的零序互感器,而且三相ZCT特性要求非常一致。还有闪络故障要求采集暂态波形而不是连续波形。一般接地电流越大形成短路故障时间越短,接地电流越小持续时间越长而且不易发现。新乡市裕诚电气采用1000/1,。,(一次值)。
接地故障总是伴随相电压的变化和零序电压的产生,这是一个重要的判据,一般零序电压越大,接地故障越严重,如果刚性接地那么零序电压等于相电压,裕诚电气采用3-6只电子式电压传感器采集进出线侧相电压,并合成出零序电压和线电压,它具有采集精度高、角差误差小,采集波形不失真、损耗小,不怕二次短路,不怕一次线路过电压谐振等优点,非常适合中压配网线路开关电压采集使用。
中性点不接地系统接地故障都是容性电流,零序电流超前零序电压90度,负荷侧接地在270度左右,开关电源侧与负荷侧接地零序电流方向相反,电源侧90度左右。根据接地回路负载感容负载或阻容负载不同相位角有相应的变化,但不超过85度。
中性点消弧线圈接地系统一般分为过补偿和欠补偿,过补为阻感性负载,负荷侧接地Vo、与Io的夹角在90-180度,欠补为感容性负载,负荷侧接地Vo、与Io的夹角在180-。
传统控制器接地保护叫做零序保护,仅采用零序电流幅值为接地保护依据,设置幅值小时系统上开关乱动,设置幅值大时,接地保护不动,目前多数用户采用设置幅值大,报警不动作来规避接地保护判断不准乱动的现状。裕诚电气引进韩国技术生产的分界开关控制器、线路分段控制器和重合器不仅可以形成局域配网自动化系统(自动判断故障点、自动隔离故障点、快速自动恢复非故障区域送电、故障和动作信息上传),而且均具备采用零序电流(),零序电压(10%-100%相电压),相位角(根据接地系统不同相位角0-360度可调、判断范围0-180度可调)做综合判据,正确的设置判断接地故障准确率100%,可以准确判定那两台开关之间或那台分接开关负荷侧存在故障,并可以通过我公司超声波接地故障探测仪快速找到故障点。曾有不少客户反应开关接地跳闸找不到故障点均被我公司协助找到,有些为树枝短时接地(树枝已烧糊)有些微绝缘损坏(有较强
闪络爬电痕迹),接地保护采集闪络时暂态值,对比相位角并采集工频与谐波,滤除不相关干扰波形,准确采集数据。控制器就应当做到预防故障为主,不能等到演变为短路故障再保护,那时已经造成巨大的损失,而且停电时间会更长,停电面积会更大。
一、中性点不接地系统的接地分析
1. 在负荷侧(用户侧)发生接地故障时
在中性点不接地系统上发生负荷侧接地故障时矢量图如下.
在负荷侧发生接地故障时接地电流值如下:
IG=I01+I02
此时从裕诚电气控制器-ASS检测出来的零序电流值如下
I0= I01
I01=Ib1+Ic1=Va-Vb-jXC1+Va-Vc-jXC1
= jωC1∙Vba+ jωC1∙Vca
= 3 ωC1V∠120°+3 ωC1V∠60°
= 3 ωC1V ∠90°
上述的计算式可以表现为如下图式.
正常运行时
发生A相接地故障时
在A相发生接地故障时,零序电压和零序电流如下。并且对地电容成分和
阻抗成分一起存在的矢量图如下:
发生接地故障时
零序电压和零序电流
在实际系统上存在阻抗成分时的
零序电流和零序电压
因此以零序电压的相位角为基准的零序电流的相位角位于 270°附近.
2. 在电源侧发生接地故障时
在电源侧发生接地故障时,电容电流 I01检测不出来,此时零序电流值如下:
I0= -I02= -Ib2+Ic2
发生A相接地故障时
在A相发生接地故障时,如