一种新型低功耗低成本检测单相接地系统
0 引言
目前全国普遍在变电所采用小电流接地选线装置,现有的小电流接地选线装置的传感环节仅仅是零序电流,选线的特征量很小,测量数值不稳定,所选用的处理器为DSP,硬件成本高、功耗大。本系统分布在各条线路上,以各条线路上的零序电流作为启动值,再通过测量各条线路上的零序功率方向,进行单相接地保护,选用低成本低功耗单片机作为主处理单元,较好地完成单相接地测试功能。该系统具有实用性,可广泛推广。
1 判断单相接地的原理
中性点不接10kV配电系统,发生单相接地时,故障相电压为0,非故障相对地电压升高到相电压的√3倍,即等于线电压;变压器初级各相间的电压大小和相位仍然不变,变压器初级三相系统的平衡仍然保持;变压器次级各相对地电压发生变化。正常运行时和A相接地的时候相量图1所示。
正常运行时, Ua=Ub=Uc=5.773 k V,Uab=Ubc=Uca=10kV,B相滞后A相120°,C相滞后B相120°,零序电压U0≈0(实际线路中三相电压不可能完全保持平衡)。
当A相完全接地时,Ua=0,Ub=Uc=1 0kV,Uab=Ubc=Uca=10kV,C相滞后B相60°,零序电压3U0=Ub*cos30°+Uc*cos30°=17.32kV,当A相不完全接地时,3U0<17.32kV。由于实际线路中三相电压不可能完全保持平衡,但也不应偏差太大。
2 零序电流基波IO作为保护启动值
对于中心点不接地和经电阻接地的系统,非故障线路零序电流的大小等于本线路的接地电容电流,其电容性的无功功率由母线指向线路;故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流之和,也就是所有非故障线路的接地电容电流之和,其电容性的无功功率由线路指向母线。
由于接地电容电流与线路长度密切相关,实际线路中所有线路长度之和及各条分支线路的长度不一样,对于同样大小的接地电容电流,有些可能已经是所有线路的接地电容电流之和(故障电流),有些只是本条线路的接地电容电流(非故障电流)。有些线路扩容后或改建后,接地电容电流之和(故障电流)还会发生变化。但所有线路的接地电容电流之和(故障电流)总归应该大些,所以单相接地保护中还是将零序电流数值作为保护启动值,还需要进一步针对故障相进行判断。
3 零序基波功率方向作为判断依据
对于中心点不接地和经电阻接地的系统,非故障线路的零序电流IO超前其零序电压U0 90°;故障线路零序电流IO滞后其零序电压U0 90°,据此可以判断出故障线路。xx断路器在单相接地保护投入的情况下会保护跳闸。如果单相接地通讯告警允许,不管单相接地保护是否投入,本系统所在断路器控制器中会通过GSM发出单相接地告警信号到指定的手机上。
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