(1.深圳供電局有限公司,廣東 深圳 518000; 2.廣州市仟順電子設(shè)備有限公司,廣東 廣州 511430)
電流互感器多點(diǎn)接地檢測技術(shù)研究
王其林1鞏俊強(qiáng)1王哲1李永祥2
(1.深圳供電局有限公司,廣東 深圳 518000; 2.廣州市仟順電子設(shè)備有限公司,廣東 廣州 511430)
本問通過建立電流互感器二次回路多點(diǎn)接地故障電路模型,對(duì)電流互感器二次回路保護(hù)接地線及N線電流在發(fā)生接地故障前后的計(jì)算,并現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)論證分析結(jié)果,從而提出一種可用于現(xiàn)場在線檢測電流互感器多點(diǎn)接地故障的方法。
電流互感器二次回路多點(diǎn)接地故障;在線檢測;節(jié)點(diǎn)電流
《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置反事故措施要點(diǎn)》8.1電流互感器及電壓互感器的二次回路必須有且只能有一點(diǎn)接地。但由于施工錯(cuò)誤接線、絕緣破損等原因常常引起電流互感器二次回路出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障,近年多起因?yàn)殡娏骰ジ衅鞫位芈范帱c(diǎn)接地故障導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)事故發(fā)生。而目前電流互感器二次回路多點(diǎn)接地故障并無專用裝置進(jìn)行在線監(jiān)測。本文通過對(duì)電流互感器二次回路發(fā)生多點(diǎn)接地前后各電流特征量變化的分析計(jì)算,提出電流互感器二次回路多點(diǎn)接地在線檢測方法,并通過現(xiàn)場試驗(yàn)論證分析結(jié)果。在此基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場接線方式、空間距離等因素提出一套可實(shí)現(xiàn)電流互感器二次回路多點(diǎn)接地在線告警檢測裝置設(shè)計(jì)方案。該方案對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)電流互感器二次回路多點(diǎn)接地故障、及時(shí)處理從而避免更重大事故的發(fā)生具有很重要的意義。
為了分析電流互感器多點(diǎn)接地二次回路在接地前后個(gè)電流參數(shù)的變化,我們首先將電流互感器二次回路等效為如圖1的電路。②為保護(hù)性接地點(diǎn),我們將分析計(jì)算在沒有發(fā)生二次回路多點(diǎn)接地、相線發(fā)生接地、N線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)節(jié)點(diǎn)②處各電流在三種情況下的變化。
1.1 無多點(diǎn)接地電路分析
如圖1,當(dāng)電流互感器二次回路不存在多點(diǎn)接地時(shí),經(jīng)過節(jié)點(diǎn)②的電流有I.1、I.2、I.3。
在忽略分布電容影響的情況下,由于三相電流大小相等,且相位差為120度。因此:
如果用互感器1和互感器2在如圖位置分別測量I1和I2則有:在不存在電流互感器二次回路多點(diǎn)接地時(shí),互感器1所測電流為0,互感器2所測電流為0。
1.2 相線發(fā)生多點(diǎn)接地分析
如圖2,假設(shè)在①處發(fā)生接地故障,Ib將會(huì)被分流為Ib1及Ib2。Ib1流經(jīng)負(fù)載從N線回到②點(diǎn),而Ib1經(jīng)過故障接地點(diǎn)后流經(jīng)地網(wǎng)經(jīng)保護(hù)性接地線回到②點(diǎn)。
根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流定律:
圖1
圖2
地網(wǎng)電勢差的影響:由于變電站地電位的影響,①點(diǎn)與②點(diǎn)存在一定的電勢差,需要經(jīng)過電流互感器本體或者負(fù)載和大地才能形成回路,回路電阻較大,所以在一次系統(tǒng)無接地故障時(shí)這部分電流在相線接地分析時(shí)忽略。
互感器1和互感器2在如圖位置分別測量I1和I2則有:在電流互感器二次回路相線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí),互感器1所測電流為 互感器2所測電流為即當(dāng)相線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí),互感器1和互感器2將測得大小相等、方向相反的一組電流。
圖3
1.3 N線發(fā)生接地分析
如圖3,假設(shè)在③處發(fā)生接地故障,由于保護(hù)性接地點(diǎn)②與故障接地點(diǎn)③之間是導(dǎo)線直接相連,在地網(wǎng)電勢差Vs作用下將形成電流Is。
表1
表2
根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流定律:
互感器1和互感器2在如圖位置分別測量I1和I2則有:在電流互感器二次回路N線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí),互感器1所測電流為 互感器2所測電流為 。即當(dāng)N線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí),互感器1和互感器2將測得大小相等、方向相反的一組電流。
1.4 結(jié)論
經(jīng)過上述三種情況分析,我們可以得出如下結(jié)論:當(dāng)電流互感器二次回路不存在多點(diǎn)接地故障時(shí),I1和I2為0。當(dāng)電流互感器二次賄賂發(fā)生多點(diǎn)接地故障時(shí),I1和I2幅值均不為0,且大小相等,方向相反。
2.1 原始數(shù)據(jù)測量
在深圳供電局12個(gè)運(yùn)行變電站進(jìn)行數(shù)據(jù)測量,共測量147組電流互感器接地線和N線的電流數(shù)據(jù)如表1。所測量電流互感器含蓋計(jì)量電流互感器、主變差動(dòng)保護(hù)電流互感器、線路保護(hù)電流互感器、母差差動(dòng)保護(hù)電流互感器。
2.2 模擬接地試驗(yàn)
因?yàn)槭窃谶\(yùn)行變電站進(jìn)行模擬接地試驗(yàn),在充分考慮安全性的前提下,所有模擬接地試驗(yàn)均在計(jì)量組電流互感器進(jìn)行接地試驗(yàn)。一共進(jìn)行了16次接地試驗(yàn),模擬接地時(shí)記錄接地狀態(tài)下N線電流及接地電流。數(shù)據(jù)如表2。
2.3 試驗(yàn)分析
(1)在147組測量電流互感器組中共141組電流互感器的原始N線電流及接地電流均小于5mA,占所測電流互感器總數(shù)的96%,符合理論分析結(jié)果;
(2)模擬接地前后除110kV蓮角II線計(jì)量組電流互感器電流無變化外其余15次試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)電流互感器二次回路發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí),N線電流與接地電流存在明顯變化,且大小相等,符合理論分析結(jié)果;
(3)蓮角II線計(jì)量組電流互感器原始接地電流及N線電流均較大,當(dāng)模擬接地時(shí)無明顯變化。分析認(rèn)為該電流互感器的二次回路可能原始狀態(tài)時(shí)已經(jīng)存在多點(diǎn)接地故障;
(4)5個(gè)N線電流或接地電流不全部為0(均大于10 mA)的電流互感器,分析認(rèn)為分布電容影響、三相不平衡電流影響、測量時(shí)間上的不一致等因素可能導(dǎo)致出現(xiàn)該情況。后續(xù)研究時(shí)需要重點(diǎn)研究。
通過上面的理論分析和現(xiàn)場實(shí)際測量數(shù)量,我們可以通過檢測電流互感器二次回路保護(hù)性接地點(diǎn)處接地電流及N線電流大小,比較幅值來判斷是否存在多點(diǎn)接地故障。該方法具有較高的可行性,首先電流檢測范圍只需要mA級(jí),很容易實(shí)現(xiàn)。其次如果現(xiàn)場使用開口式電流互感器來檢測N線電流及接地電流,這樣現(xiàn)場實(shí)施的時(shí)候不用解線,而且檢測系統(tǒng)與電流互感器之間無任何電氣聯(lián)系,安全可靠。
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