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            配電網故障分界技術應用情況分析與改進措施

            文章出處:責任編輯:人氣:-發表時間:2017-04-05 17:31【

                光伏電站建設專家這篇文章介紹了配電網分界開關實現故障分界、減少故障停電的作用及其工作原理;然后,指出了現場應用的短路故障分界技術存在整定以及與上下級保護配合不當的問題,并對此提出了改進措施;最后,分析了基于穩態零序電流的接地故障分界方法出現誤動與拒動的原因,并指出可通過適當提高電流定值以及采用暫態零序電流幅值法解決誤動與拒動問題。


            近年來,一種俗稱為“看門狗”的自動分界開關在國內獲得了廣泛應用,它安裝在用戶供電系統與供電企業所管轄的公共配電網的分界點上,直接跳閘切除故障,或在上級斷路器(如變電站線路出口斷路器)動作后跳閘隔離用戶系統內的故障,能夠防止用戶側故障造成線路上其他用戶停電。山東省目前已安裝自動分界開關約5萬套,在減少配電網故障停電次數與停電時間、提高供電可靠性方面發揮了重要作用。然而,分界開關在運行過程中,還存在不少誤動與拒動現象。為此,國網山東省電力公司成立了專題工作組,分析分界開關的運行情況及其誤動與拒動的原因,提出提高分界開關動作正確率的改進措施。本文介紹工作組的研究成果,供廣大同行參考。


            1?故障分界原理


            故障分界指分界開關判斷故障是發生在其上游公共配電網中還是其下游用戶供電系統中,即判斷故障是正向(區內)的,還是反向(區外)的。


            1.1?短路故障分界原理


            相間短路故障分界有直接跳閘與失壓隔離兩種工作方式。


            直接跳閘工作方式下,分界開關配置電流I段保護,在其下游用戶系統發生短路故障時瞬時跳閘切除故障,其目的是避免上級斷路器(變電站線路出口斷路器)越級跳閘而造成全線路停電。


            失壓隔離工作方式下,分界開關實際上是一個電流型自動分段開關,在用戶系統發生短路故障后,首先由上級斷路器跳閘切除故障,分界開關在線路無壓、無流的情況下跳閘隔離故障,然后上級斷路器再一次重合,恢復對線路上其他用戶的供電。


            分界開關與上級斷路器的配合有兩種方式:


            1)上級斷路器采用一次重合閘,在上級斷路器第一次動作、分界開關計數到一次故障過流脈沖后就跳開分界開關。


            2)上級斷路器采用兩次重合閘,在上級斷路器第二次動作、分界開關計數到兩次故障過流脈沖后才跳開分界開關。


            1.2?小電流接地故障分界原理


            目前現場安裝的分界開關一般是通過檢測穩態(工頻)零序電流的幅值實現接地故障分界的。


            1.2.1?接地故障時流過分界開關的零序電流


            1.2.1.1?區外故障時流過分界開關的零序電流


            無論配電網中性點采用不接地方式還是諧振接地方式,接地點在分界開關上游公共配電網中時,分界開關處的零序電流就是其下游用戶供電系統正常運行時單相對地電容電流。如圖1所示配電線路,分界開關上游k1點出現接地故障時,流過分界開關處的零序電流的幅值(裝置實際接入是3倍的零序電流)為:


            開關古戰


            式中:U0為零序電壓幅值,等于正常運行時故障點電壓的幅值;ω為工頻角頻率;Cc為用戶系統單相對地電容。


            故障網絡

            故障網絡

            圖1區外故障時等效零序網絡


            1.2.1.2?中性點不接地配電網區內故障時流過分界開關的零序電流


            在中性點不接地配電網中,當接地點位于分界開關下游時,分界開關處的零序電流為開關上游系統對地電容電流,即等于除用戶系統外本線路對地電容電流與本線路背后系統總對地電容電流之和。如圖2所示配電線路,分界開關下游線路上k2點出現接地故障時,流過分界開關處的零序電流的幅值為:




            式中:Ck為本線路除分界開關下游用戶供電系統外部分的單相對地電容;Cb為除本線路系統單相對地電容。


            配電網


            圖2中性點不接地配電網中性點接地點位于分界開關下游時零序等效電路

            配電網

            1.2.1.3?諧振接地配電網區內故障時流過分界開關的零序電流


            在諧振接地配電網中,當接地點在分界開關下游時,分界開關檢測到的零序電流為分界開關上游系統對地分布電容電流與消弧線圈補償電流的相量和。如圖3所示配電網,分界開關下游線路上k2點出現接地故障,流過分界開關處的零序電流為:


            諧波

            諧波

            圖3諧振接地配電網故障點位于分界開關下游時零序等效電路


            設消弧線圈失諧度為ν,則分界開關處零序電流又可表示為:


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