小电流选线装置的优化与改进

小电流选线装置的优化与改进作者：赵伟（内蒙古君正化工有限公司机电分厂）摘要本文分析了供电系统发生单相接地的危害，详细介绍了小电流选线装置的工作原理，软硬件组成等。针对君正化工35KV及10KV系统中小电流选线装置存在的问题，分别从软硬件两个方面加以了改进。经试验，改进后的小电流选线装置运行较为稳定，能够有效的确保供电系统的稳定运行。关键词小电流选线，改进1．引言我公司35KV、10KV采用的是经消弧线圈接地和中性点不接地系统，小电流选线装置，是否优质高效的监控线路及高压设备的接地故障，直接关系到电力系统的安全稳定运行。2．小电流选线装置的工作原理及必要性2．1小电流接地选线装置应用原理当系统发生单相接地时，小电流选线装置采用谐波分析法，结合暂态过程的小波分析法与稳态过程的零序能量法，采用微机实现智能选线，即故障线路零序电流为其它非故障线路零序电流之和，此时，PT开口三角输出的零序电压大于小电流的整定值，表示系统发生单相接地，此时CPU将采集的零序电压数据和所有的零序电流数据进行滤波、排序、判断、经过多次综合分析后，将接地故障信息上传，并将判断结果送至主控室或串口输出至后台监控系统。2．2必要性由于系统中主变压器的的中性点不接地或经过消弧线圈、高电阻接地。无论其输出配电线路有多少条，其中任意一条发生单相接地时，都不能与主变压器的线圈绕组直接构成回路，线路中不会出现短路电流和过电流现象。在电力行业内，把这种供电系统称为“小电流接地系统”。虽然按《电力运行规程》的规定，在单相接地状态下，允许运行2个小时。但是，当其它线路再次发生接地时，就会出现两相同时接地，而发生短路事故，易造成电力设备损坏。现有的继电保护或综合自动化保护装置中的“短路保护”、“过电流保护”和“零序电流”保护等，都属于大电流启动保护装置，单相接地时的小电流不能驱动这类保护装置动作，因此，不能动作于高压开关，断路器。若变电站没有安装可靠的“单相接地保护选线装置”就需要人工逐次拉闸停电试查，才能选择出故障线路，这样就会造成无故障供电线路的中断，导致大面积停电，同时，也增加了高压开关，断路器的动作次数，缩短了使用寿命，降低了供电的可靠性和供电质量。曾经在一些地区发生过多起因10KV高压配电线路发生单相接地后未能及时断电，导致了在接地点附近活动的其他人员触电死亡的重大事故发生。因此根据国家标准GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》要求，在发电厂、变电站中的高压配电线路保护装置中，应装设单相接地保护选线装置。3．原有小电流选线装置存在的问题3．12012年在化工生产系统中，有3台空压机高压电机发生了接地故障，但只有一次接地故障，小电流选线装置发出报警，但是304变电站10KV系统的接地故障，在302变电站的小电流选线装置上报出来的，造成选线不准确，无法正确锁定接地故障点。3．2小电流选线装置频繁误报，极易误导主控对故障的判断。3．3因化工扩建后，高压设备有所增加，原有小电流选线装置检测回路无备用回路，新增高压设备无法接入小电流选线装置。4．更换后小电流选线装置的功能简介及实验效果4．1功能简介针对原有小电流选线装置存在的问题，在2015年化工检修期间，对304变电站10KV系统原有小电流选线装置进行了替换，现使用的小电流选线装置有以下特点：采用双CPU结构，程序功能分配更加合理，运行更加稳定。最多可监测四段母线，出线数最大监测60路。单相接地时可选出接地线路或母线。综合利用暂态过程的小波分析法及稳态过程的谐波分析法辅以多种选线方案，进一步提高了选线的准确率。可选配远动功能，提供继电器节点远动输出信号，继电器节点输出信号的输出方式可以在二进制编码输出、BCD编码输出方式中任意选择。故障发生时，能显示故障报告（类型、时间、电压值和频率），并给出报警。易于和综合自动化接口。提供RS-232或RS-485通讯接口，内置了3种通讯协议（CM90、CDT、MODBUS），使用灵活方便。人机接口操作简单方便，全中文菜单，显示信息丰富直观。现场CT变比、启动电压等可软件设定，现场不需调整。保存30条最近发生的故障信息，失电后数据不丢失。更换后的小电流选线装置，在软硬件方面都有了较大幅度的提升，4．2试验效果因更换后10KV系统再未发生接地事故，所以小电流选线装置的实际效果还有待验证。因10KV系统接地实验无法实际操作，只有对装置进行模拟实验。因小电流选线装置为防止误报警、误动作，要求在检测回路中既要有开口三角电压，也要有零序电流，这样试验就要求，在同一个电源下，既有电流也要有电压，并且呈线性增加，图1为专用实验回路，调压器逐步向CT测加模拟开口三角电压，同时无极电容充放电，模拟出零序电流。如：在小电流选线装置中设定动作电压30V，电流20mA，在调压器逐步将电压升至30V时，此时装置立即向后台发出报警，并且显示报警线路名称。经对部分10KV线路进行试验，均能够准确发出报警指令。输入AC220V调压器0-250V可调C无极电容U01U01*CT1*CT1图1实验回路5．总结通过对君正化工304变电站小电流选线装置的改进，提高了10KV系统的运行可靠性，下一步准备逐步对水泥及302变电站10KV系统小电流选线装置进行替换。