变电运行培训小电流接地选线装置应用

武卫平,孔玉娟

（东北电网有限公司丰满培训中心,吉林 吉林 132000）

蒙东电力公司农电系统变电站电压等级为66 kV,丰满培训中心农电变电培训室主要针对蒙东地区66 kV变电运行人员。66 kV电压等级变电站基本采用中性点不接地、经消弧线圈接地或经阻抗接地运行方式,当发生接地故障时,由于流过接地点的接地电流小,因此称为小电流接地系统。

小电流接地系统80%故障为单相接地故障。发生单相接地故障时,接地相对地电压小于相电压,非接地相电压大于相电压,3个线电压依然对称,不影响对负荷的连续供电,《电力系统安全规程》规定仍可连续运行0.5～2 h,但故障时非故障相相电压上升。长时间带故障运行,将发展为两相接地短路故障或其它故障,引起事故扩大或设备损坏。因此,2 h内运行人员应迅速消除故障。由于故障相电压明显降低,可以很快找出,但无法迅速确认接地发生在连接故障相上的哪一条线路。小电流接地选线装置的作用就是在发生单相接地故障后确定故障线路。该装置在现场运行和培训中起着重要作用。

1 小电流接地系统发生单相接地故障特征

a.母线电压互感器开口三角处正常运行电压为0,故障后产生零序电压。

b.故障线路与非故障线路出现零序电流。非故障相线路零序电流为该线路对地等效电容电流,相位超前零序电压90°。

c.故障线路零序电流与非故障相零序电流相位相反（相差180°）,故障线路零序电流等于非故障相线路零序电流之和。

2 小电流接地选线装置选线原理

选线装置利用小电流接地系统发生单相接地故障时的特征作为选线判据,如零序电压的大小,工频电容电流的大小、方向,零序电流有功分量,接地时5次谐波分量,可利用一种或几种选线判据进行选线。现今小电流接地选线装置选线方法主要有群体比幅比相法、谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法、零序电流突变量法、信号注入法等。

丰满培训中心66 kV培训变电站小电流接地选线装置型号为KA2003-ARM,装置采用智能型比幅比相法和小波法进行选线。KA2003-ARM克服了第一代小电流选线装置存在的选线判据不充分、选线手段单一、准确率低的问题,将各种选线判据有机地集成,并与多种数据处理算法和各种选线方法融为一体,构成了各种判据优势互补,适应变化多端的单相接地故障形态的多层次全方位智能化选线系统。

智能型比幅比相法采用Butterworth数字滤波器,对于中性点不接地系统,比较母线零序电压和所有线路零序电流幅值和相位,故障线路零序电流相位滞后零序电压90°,并与正常线路零序电流反相,若所有线路零序电流同相,则为母线接地故障。

目前小波分析法只停留在理论研究水平, KA2003-ARM型选线装置实现了应用,利用单相接地故障产生的暂态电流和谐波电流作为选线判断的依据。

3 小电流接地选线装置与仿真系统的配合

丰满培训中心66 kV培训变电站一次设备和二次设备真实连接。采用数字物理混合仿真系统,使电网仿真模型输出数字电压、电流信号,输出的电压、电流信号经信号转换箱和功率放大,模拟现场电压互感器和电流互感器输出的电压和电流。将该信号连接到实际的小电流接地选线装置,驱动其运行。小电流接地选线装置与变电站综合自动化设备的监控系统通过通信连接,实现在仿真系统设置故障,在小电流接地选线装置报警选线的培训功能。

仿真系统和小电流接地选线装置配合调试过程常出现以下问题。

a.设置单相接地故障时选线装置不工作

由于从仿真系统输出的信号经功率放大器放大后电流信号不是很大,故障后电流与故障前电流相差不大,使选线装置无法判断。

仿真线路没有实际线路多,发生单相接地故障后,接地电流不是很大,选线装置从幅值或相位上均无法判别出来。

因此,可以通过改变仿真系统参数,增加线路对地电容,使电容电流变大,解决选线装置无法选线的问题。

b.选线装置选择出的线路与故障线路不符

在调试过程中,教师在仿真系统上设置“丰东线”单相接地故障,但接地选线装置故障显示界面显示故障线路为“丰西线”,这是由于监控系统与小电流接地选线系统通信通道设置存在问题,可通过通道测试使各通道相互对应。

4 选线装置的应用

4.1 在仿真机上设置10 kV母线单相接地

警铃响,母线电压越上限报警（越限值设为25 V）。监控界面报文显示1号主变10 kV母线3U0越上限（数值为57.92 V）,1号主变10 kV母线接地。选线装置故障显示界面显示：日期、时间、故障母线（1号主变10 kV母线电压57.5 V）、故障线路（母线接地故障）、备选线路（1号线路丰东线）。根据报警信息,运行人员可以查找到故障为10 kV母线单相接地。

4.2 在仿真机上设置10 kV线路故障

警铃响,监控界面报文显示：1号主变10 kV母线接地,1号主变10 kV母线事故电压越上限, 1号主变10 kV丰东线接地。选线装置在故障显示界面上显示：日期、时间、故障母线（1号主变10 kV母线电压57.3 V）、故障线路（1号主变丰东线）。

通过装置显示信息可以判断故障线路为10 kV丰东线,并可通过选线装置故障录波功能查看各相电压变化情况。

小电流接地选线装置由于其先进的性能,使学员在变电培训中更加简便地实现选线功能。通过培训使学员熟悉小电流接地系统单相接地故障的特征,了解小电流接地选线装置的原理,掌握选线方法。

5 结束语

小电流接地系统单相接地故障选线是66 kV及以下变电运行人员现场工作和培训的一项重要内容。选线装置在培训过程的应用,可使学员从理论和技能上掌握小电流接地系统单相故障的故障线路查找原理和方法。

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