消弧线圈接地系统故障选线装置的现场试验研究

摘要

在我国3～66kV配电网中,广泛采用小电流接地系统,而此系统发生最多的是单相接地故障,所以如何快速准确地检测出故障线路一直是电力系统继电保护的重要研究课题。本论文结合重庆市城区电网的实际情况,就一种基于基波零序暂态功率方向的接地选线装置开展了现场试验研究。该接地选线装置在理论上克服了以往接地选线装置不能在过补偿方式下的消弧线圈接地系统进行有效选线的缺陷,使用了一种新的方法来检测单相接地故障瞬间零序电流和零序电压的瞬时相位,依据故障瞬间零序电流和零序电压的瞬时相位变化判断出接地故障线路。该方法不受零序电流大小、线路补偿情况、谐波强弱等影响,具有较高的理论和实用价值。论文首先回顾了国内外小电流接地系统单相接地故障选线方法发展的历史,对现有的各种选线原理和方法做了分析和对比,给出了目前尚需解决的问题。随后,论文介绍了基于基波零序暂态功率方向的接地选线装置的原理、结构及采用的技术方法,并进行了实验室物理模拟实验研究。为验证该接地选线装置的选线正确性,论文作者参加了该单相接地选线装置的现场试验研究,其现场试验研究的内容为:(1)将李子坝变电站10kVⅡ段5条出线接入样机,运用人工造接地的方法,验证消弧线圈接地系统接地选线装置样机的选线正确性。(2)选取储奇门变电站10kVⅡ段12条出线接入样机,挂网运行。通过变电站的现场试验研究,得出了以下结论:(1)基于零序工频暂态功率方向的单相接地选线装置能正确选出母线接地、架空线接地和电缆线路接地时的接地线路。(2)故障线路的零序电流相位与非故障线路的零序电流相位在故障时刻有明显的不同,两者相位相反。通过瞬时相位的求取,可获取这一反相特征,即可选择故障接地线路。(3)在故障时刻,无论故障相电压的相位处在何种初始状态下,都有零序电流相位反相的特征。通过变电站现场试验,证明此接地选线装置在变电站发生各种接地的情况下,都能快速、准确的判断出接地线路,为装置今后的研究提供了宝贵的现场试验数据。

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 前言

1.2 国内外研究发展情况

1.2.1 系统接地绝缘监视装置

1.2.2 零序电流保护

1.2.3 零序功率保护

1.2.4 小电流接地选线综合装置

1.3 论文的主要工作

2 现有故障选线方法的原理

2.1 前言

2.2 稳态分量法

2.2.1 零序电流比幅法

2.2.2 零序电流相对相位法

2.2.3 群体比幅比相法

2.3 暂态分量法

2.3.1 首半波法

2.3.2 基于小波分析法

2.4 谐波分量法

2.4.1 5次谐波大小和方向法

2.4.2 各次谐波平方和方法

2.5 接地选线和消弧线圈自动补偿一体化的选线方法

2.6 S注入信号法

2.7 小结

3 基于基波零序暂态功率方向的接地选线装置

3.1 接地选线装置采用的原理和技术手段

3.1.1 NUS单相接地故障时的零序暂态功率方向

3.1.2 NES单相接地故障时的零序暂态功率方向

3.2 接地选线装置的结构

3.3 实现接地选线装置的技术方法

3.3.1 信号同步采集

3.3.2 采样点幅值和相位的求取

3.3.3 暂态零序潮流方向的求取

3.3.4 零序工频暂态功率方向的求取

3.4 接地选线装置的软件结构

4 接地选线装置的物理模拟实验研究

4.1 物理模拟实验系统

4.2 故障线路波形分析

4.2.1 完全补偿的故障线路波形分析

4.2.2 欠补偿的故障线路波形分析

4.2.3 过补偿的故障线路波形分析

4.3 物理模拟实验小结

5 李子坝变电站的现场系统及试验工作准备

5.1 李子坝变电站的现场系统

5.2 李站10kV2段系统计算

5.2.1 李站10kV2段母线电容电流计算

5.2.2 消弧消圈挡位选择

5.3 试验前变电站准备工作

5.3.1 测量变电站10kV2段单相接地电容电流

5.3.2 接入接地变压器、消弧线圈组成小电流接地系统

5.4 接地选线装置接入站内原有的选线系统

5.5 试验步骤

5.5.1 模拟母线接地

5.5.2 模拟架空线接地

5.5.3 模拟电缆通过电阻接地

5.6 保证试验安全需做的工作

6 李子坝变电站现场试验

6.1 模拟母线接地

6.2 模拟架空线接地

6.3 模拟电缆通过电阻接地

6.4 小结

7 储奇门变电站现场试验

7.1 储奇门变电站的现场系统

7.2 储站10KV2段母线电容电流计算

7.3 接地选线装置接入站内原有选线系统

7.4 试验步骤

7.5 安全措施

7.6 设备运行注意事项

7.7 故障波形分析

8 结论

致谢

参考文献