小電流系統(tǒng)單相接地保護選線技術(shù)可靠性差的原因

由于主變壓器二次側(cè)三相繞組的中性點不接地（或經(jīng)過消弧線圈、電阻接地），當(dāng)線路中的任意一相接地時，沒有與變壓器的繞組構(gòu)成回路（或電阻很大），就不能形成電流（或很小），在故障線路和接地點就不會有大電流流過。僅有線路與大地之間所形成的電容電流，它與線路的長度成正比，10KV的線路每公里約有15mA左右。     影響保護選線準(zhǔn)確性的關(guān)鍵原因就在于一個“小”。因為接地時的電流很小，從幾毫安到幾十毫安或幾百毫安，zui大也只有幾安培，與供電線路中的幾百安培或數(shù)千安培的負(fù)荷電流相比，相差數(shù)千倍或數(shù)萬倍；線路中故障時的電流與非故障時的電流相比沒有明顯的區(qū)別；又因為很多電流互感器的測量誤差所產(chǎn)生的不平衡電流遠(yuǎn)大于接地時的零序電流值，現(xiàn)有的繼電保護和綜合自動化保護等設(shè)備，不能區(qū)分是故障接地電流還是負(fù)荷電流的波動。另外，當(dāng)接地故障發(fā)生時，不僅故障線路對地有電容電流，而非故障線路對地同時也有電容電流，這樣不僅要測量故障線路的電容電流，還要測量非故障線路的電容電流，并要進行區(qū)分，難度更大。在一些大型樞紐變電站中，雖然配電線路較多，也比較長，接地時能夠形成較大的電容電流；但是，接地電流較大時，又容易在故障點產(chǎn)生弧光，導(dǎo)致二相或三相線路發(fā)生短路事故。因此，國家有關(guān)部門明確規(guī)定：對于接地電流大于10A的系統(tǒng)，要裝設(shè)消弧線圈或電阻。以此來減少接地點的過度電流，避免產(chǎn)生弧光；這樣就使故障線路接地點的電流更小，故障特征更加的不明顯。又因電力系統(tǒng)是強電場和強磁場的環(huán)境，干擾信號很大，往往把接地信號給淹沒了；再加上接地時，系統(tǒng)會經(jīng)常發(fā)生鐵磁諧振，改變了故障線路與非故障線路零序電流的方向，采用“零序諧波電流的方向”判斷故障線路的理論被否定。     根據(jù)值班人員反映的情況，采用“S注入法”進行保護選線的裝置，導(dǎo)致選線不準(zhǔn)確的主要原因是：1、裝置向高壓系統(tǒng)中所能“注入”的信號能量有限，電流太小，與電力系統(tǒng)的大電流相比顯得是微不足道的，實際上變電站的諧波干擾信號比它大的多；2、受供電系統(tǒng)的大小，線路的多少、長短以及母線段運行方式的變化等多種條件制約；3、受故障點接地電阻的影響；當(dāng)故障點為高電阻接地時，流過故障線路的信號電流就很微弱，其它非故障線路若較長時，反而比故障線路的電流信號還要強許多倍；4、電能損耗很大，在使用過程中造成電壓互感器溫度升高發(fā)熱，電能表計量誤差和容易引起其它保護裝置誤動；這種頻率的電流在電力系統(tǒng)中是有害的，對電能的質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以，很多使用過該類型裝置的，現(xiàn)在都已經(jīng)放棄了，又在尋求新的方法。     由于多種原因，采用1-2種“理論”和方法作為裝置的工作原理和判斷方法，還不能保證保護選線的準(zhǔn)確性。目前，盡管國內(nèi)外已有很多企業(yè)和科研院所，開發(fā)生產(chǎn)了多種類似的保護選線裝置，但可靠性都不高。準(zhǔn)確率能夠達到90﹪以上的裝置為數(shù)還很少。還需要更多的企業(yè)和科技人員努力探索。   四、保護可靠選線準(zhǔn)確的成功案列     襄樊科能公司在湖北省電力局和襄樊供電局的大力支持下與我單位合作，不僅有了技術(shù)信息和試驗設(shè)備；而且還得到了科研經(jīng)費補助。從上世紀(jì)80年代末組織了一批在電力系統(tǒng)長期從事發(fā)、配電工作的工程技術(shù)人員，開展了近20年的研究工作，對國內(nèi)外這類裝置選線不可靠的原因，進行了深入細(xì)致地分析，實地調(diào)查了很多變電站、開關(guān)站，掌握了大量的運行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了各種理論在使用過程中存在的問題。總結(jié)出了接地狀態(tài)時，電流、電壓和各種干擾信號的變化規(guī)律，根據(jù)“模糊理論”的原理，綜合采用了“首半波”、“無功功率方向”、“諧波電流的方向和大小”以及“小波分析”等多種原理和方法。通過采集接地狀態(tài)時多種數(shù)據(jù)與運行經(jīng)驗相結(jié)合，運用模糊理論和計算機技術(shù)，采用邏輯關(guān)系和模糊加權(quán)運算方法以及自主開發(fā)的程序軟件；在硬件方面選用了從美國進口的大規(guī)模集成電路和高速電腦工控機；結(jié)構(gòu)上是分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，多位處理器同時工作，實現(xiàn)了實時跟蹤，多種數(shù)據(jù)同步采集和運算處理，快速得出判斷結(jié)果。     同時，該公司還研制成功了與單相接地保護裝置配套的具有高精度和高靈敏度的LXMZ-10型母線式零序電流互感器和電纜式零序電流互感器。從多方面保證了保護選線的可靠性。從1989年開發(fā)成功*代選線裝置（原名稱：單相接地探索儀、單相接地故障在線監(jiān)測儀），于1993年通過了水利電力部低壓電器質(zhì)量檢驗測試中心的檢驗測試；并在華中網(wǎng)局和湖北省電力工業(yè)局的共同組織下召開了技術(shù)成果鑒定會，得到了與會三十多位專家、工程師的好評。該項目的主要技術(shù)人員現(xiàn)又對該裝置進行了全面升級，功能更加強大，選線的可靠性得到了進一步提高，從早期70-80﹪的選線準(zhǔn)確率，提高到現(xiàn)在的100﹪；既解決了中性點*不接地系統(tǒng)保護選線的需要；又解決了中性點經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng)的保護選線需要；還能夠滿足多段母線多種組合并列或分段運行方式時，多條線路同時發(fā)生接地時的保護選線。當(dāng)接地時的過渡電阻較高或系統(tǒng)有諧振發(fā)生時，也能達到選線準(zhǔn)確無誤。現(xiàn)已在二百多座變電站安裝使用了這種裝置，從用戶反饋的使用情況來看，效果很好，滿足了電力系統(tǒng)對可靠性的要求，具有世界水平。因此，從根本上解決了小接地電流系統(tǒng)單相接地保護選線可靠性差的世界性難題，為提高電力系統(tǒng)的自動化水平作出了創(chuàng)新性的貢獻。  

本文由蘇州中航長風(fēng)數(shù)控科技有限公司-電火花，快走絲，中走絲，線切割機，數(shù)控線切割機床，高速穿孔機，高速成型機，電解取毛刺機床-整理發(fā)布在 公司上。