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(三)Feeder配网小电流接地选线装置



Feeder配网小电流接地选线装置

更新时间:2021-04-07 点击数:609

1. 当前技术现状

目前,世界上各国电网的输电线变压器中性点接地方式,分为直接接地系统和非直接接地系统,在我国,110kV以上的高压输电线路变压器的中性点直接接地,110kV以下为低压线路,三相变压器中性点采用消弧线圈或高阻接地装置接地,称之为小电流接地系统,称之为配网。配网靠近最终用户,易发生事故。根据国家电网的技术统计,单相接地故障约占配网故障的80%。发生单相接地时,允许带故障运行2小时,若2小时后仍不能排除故障,必须全站停电,不仅影响电网的经济效益,也严重影响相关用户的效益和安全。但由于配网单相接地故障电流小,目前的单相接地故障检测装置的检测准确率不高(低于70%),接地电流如小于10安培,无一家检出。这与当前装置的检测原理有关。

目前市场上的单相接地故障检测方法主要有稳态分量法、谐波分量法、暂态法、小波法等,以上方法所分析和检测的参量主要是线路电流和零序电流。与以上方法所不同的是,Feeder采用的是基于“软地”理论。

所谓“软地”是指,变电站接地网体是一个对地电阻和对地电容的并联环节,这个对地电阻比现在所测量的接地电阻大得多(一般大两个数量级),配电网发生单相接地时,之所以接地电流较小,就是因为这个对地电阻的限流作用限制了回路电流,以10kV线路为例,如变电站接地网的对地电阻为150欧姆,故障点的对地电阻也按150欧姆计算,则最大短路电流为33安培,完美地解释了配网的单相接地电流何以为“小电流”,与当前的经验数据完全吻合。“软地”理论弥补了当前接地理论的一个空白。

Feeder“软地”理论为基础,采用了中性点电流和相电流同步检测及相关判断法。当发生单相接地故障时,故障相电流经故障点和变电站接地网构成了一个额外的电流回路,中性点突增电流与故障点的对地电流大小相等,同步发生,Feeder以此作为故障选线判据。

采用Feeder检测装置,可取消当前所采用的消弧线圈、高阻接地装置、小电阻接地装置等传统措施,减化了配网接地的复杂性,且安全性更高,有望彻底解决配网单相接地这一难题,对电网企业和社会都具有重要意义。

2. Feeder的与众不同的检测原理

本装置采用了如下独特检测原理和方法:

1)基于“软地”理论

根据“软地”理论,配网变压器三相绕组中性点宜接独立接地网,如采用独立的标准化接地网,其对地电阻是可控的,范围可控制在150~500Ω。增大对地电阻有利于减小对地电流,增大接地安全性。装置如仍采用现有的变电站接地网,也是可以的,但其对地电阻不标准、不可控,影响装置灵敏度。

2)对地电流测量

由精密电流传感器测量中性点的“小电流”。

3)中性点对地电流与相电流同步突变检测

中性点对地电流突变是因为发生了单相接地故障,其幅度与故障点的对地电流相等,因此可作为单相接地判据。检测原理如下图所示:

1—配网变压器

Y—变压器低压侧星型接法中性点  

X—接地故障点

Rx—故障接地体的内阻

G—大地(零电位)

R、C—中性点接地网对地电阻和对地电容

R1C1—故障点接地体的对地电阻和对地电容

Ia、Ic、I0—A相、C相、中性点电流互感器电流

3. Feeder的系统结构

Feeder系统包括三部分,从上到下分别为,监控主机(PC + 智能手机)1套,控制器1个,智能电流检测模块N个,中性点电流互感器1个。其中,监控主机提供人机界面和管理,手机APP通过GPRS公共网络可实时掌握设备运行状态。控制器是一台嵌入式工控机,实现数据接口、和更高智能的逻辑组态运行检测。

1)三路智能电流检测模块      

·工作电源:24VDC

·电流输入:A相电流,C相电流,中性点电流

·开关量输出:A相电流报警,C相电流报警,中性点电流报警

·通信:RS485

2)中性点地电流互感器

·电流输入:中性点电流

·电流输出:0~5A

3)控制器

·工作电源:+5VDC,2路

·网口:10/100Mbps,2路

·RS485接口:4个

2)监控主机

PC/Windows平台,实现计算机实时监控,历史数据记录等功能。

3)智能手机APP

智能手机,Android系统。实现接地状态和报警功能。

3. Feeder的优点

1)检测方法简单、准确(只判断三个电流Ia、Ic、I0

2)可取消消弧线圈、高阻接地装置等传统措施,进一步减化了系统配置(Finder的独立接地网本身就是高阻接地装置)。

3)电网安全性进一步提升(避免了弧光、过电压等)。

4) 安装施工方便,3路电流接入方便,模块可在现有设备柜内垂直安装,节约空间。

 

       


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