CN103840437A - 配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法 - Google Patents

配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明为配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法，在电网运行方式发生变化时，首先在计算机测控单元录入变电站母线系统电磁式电压互感器的励磁电抗Xp，然后通过电网跟踪测量支路对电网的运行方式进行跟踪测量的系统容抗值，判断是否符合电网铁磁谐振条件，并进行谐振条件动态预警。在电网中性点位移电压出现异常时，投入接地电流补偿与检测支路，检测回路的零序电流，根据零序电流的大小，进行铁磁谐振与单相接地判断；判断为磁谐振故障时，切换为消谐支路进行消谐；判断为单相接地故障时则通过零序电流法选出故障线路。

Description

配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法
技术领域
本发明为配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理领域，主要涉及配电网铁磁谐振故障与单相接地故障的快速判断与消除铁磁谐振谐方法。
背景技术
配电网的谐振过电压主要是由电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压最为突出。铁磁谐振过电压发生在含有铁芯电感的电路中，当电压互感器会出现饱和时，电感不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而变化，在满足一定条件时，就会产生铁磁谐振。由电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压有：基波谐振、高次谐波谐振和分频谐振。虽然铁磁谐振过电压的幅值一般不超过3.UФ，但对电网的安全影响极大，特别是分频谐振过电压，由于能引起电压互感器激励电流急剧增加会使高压熔断器熔断甚至造成电压互感器爆炸烧毁，影响电能计量及保护正确动作。
在中性点不接地系统中，为了监视三相对地电压进行电度计量或保护，在发电机或变电站母线上常接有Y0接线的电磁式电压互感器，且其绕组中性点直接接地。于是，网络对地参数除了电力设备和导线的对地电容C0外，还有电压互感器的励磁电感L。正常运行时，电压互感器的感抗很大，网络对地仍呈容性，三相基本平衡，电网中性点的位移电压很小。当系统中出现某些电压扰动（如雷电过电压、操作过电压等）时，在某一相或两相绕组中出现巨大的涌流，使电压互感器各相电感的饱和程度不同，会出现互感器的一相或两相电压升高，就可能出现较高的中性点位移电压，可能激发铁磁谐振过电压。这种结果与系统出现单相接地（如A相接地）的情况是相仿的，但实际上并不存在单相接地，所以此时出现的这种现象称为虚幻接地现象。因为传统的对铁磁谐振过电压和电网单相接地故障的处理方法不同，由于不能对铁磁谐振过电压和电网单相接地故障准确判断，并及时处理，延误了处理时间，往往会导至事故发生。因而，必须找到一种对电网的铁磁谐振过电压和电网单相接地故障准确判断处理的方法解决配电网的铁磁谐振和电网单相接地故障处理问题。
发明内容
针对上述问题，发明了配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理，由曲折型联接的接地变压器引出中性点，在变压器中性点对地之间并联有电网参数测量支路、零序电流补偿支路、和铁磁谐振消除支路，整套装置由计算机测控器进行测控。
1、铁磁谐振条件动态诊断预警、首先根据变电所母线分段及各段电磁式电压互感器的台数，在计算机测控系统输入并计算电网在分母、合母运行方式时对应的系统励磁电感值L。启动电网参数测量模块测量计算电网的对地容抗，并在运行中根据电网运行方式动态测量计计算系统的对地电容C。比较电网对地容抗XC与感抗XL的关系，分析是否符合铁磁谐振的条件：                                                
Figure 224824DEST_PATH_IMAGE001
，如
Figure 91149DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 351229DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 430043DEST_PATH_IMAGE004
等分次谐波谐振，
Figure 459179DEST_PATH_IMAGE005
是基波谐振，
Figure 230826DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 712623DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 595129DEST_PATH_IMAGE008
等是高次谐波谐振。根据配电网对地容抗XC与感抗XL的关系，判定电网是否符合铁磁谐振的条件，如果符合
Figure 952478DEST_PATH_IMAGE009
则电网就有可能发生铁磁谐振，这时装置就进行预警，提醒在该运行式下电网会发生铁磁谐振。
2、铁磁谐振故障与单相接地故障快速诊断、因为配电网铁磁谐振时和发生单相接地时的现象基本相同，都会产生一相或两相电压升高，中性点位移电压达到相电压。如不及时处理会危及电网安全，应进行快速诊断故障类型并采取针对性的措施。在电网出现中性点位移电压异常，特别是检测到中性点出现不正常的位移电压时，接通接地电流补偿与检测支路，测量回路接地电流，并对回路接地电流的大小进行比较分析。如果为铁磁谐振，因是虚幻接地，并没有形成真正的接地回路，其回路接地电流较小，小于IBd（IBd为单相接地与谐振分界值）；如果配电网发生单相接地时，由于有接地的零序回路，其回路接地电流较大，大于IBd，所以可以通过比较接地回路电流的大小来判断铁磁谐振故障和发生单相接地故障。
3、消谐处理、当电网发生铁磁谐振故障时，立即投入消谐阻尼支路进行消谐，同时切断零序电流补偿支路。因为消谐阻尼支路与电压互感器的励磁电抗Xp在零序回路中是并联的，而消谐阻尼支路的阻抗比电压互感器的励磁电抗Xp小得多不在一个数量级，电磁式电压互感器的励磁感抗被消谐阻尼支路所制约，能可靠的消除基频、分频和高次谐波谐振，其消谐效果优于任何其它形式的消谐器。当电网发生单相接地故障时，通过零序电流选线法选出单相接地线路。
本发明具有下述优点：
1、该方法通过电网的跟踪测量，对变电站铁磁谐振条件进行动态铁磁谐振判断和预警，便于在运行中提前进行铁磁谐振故障预防。
2、该方法可准确判断配电网的铁磁谐振故障和单相接地故障。
3、投入阻尼消谐阻尼支路的方法可消除各次谐波谐振，简单可靠。
附图说明
图1为铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与消谐处理装置接线图，图中（1）接地变压器，用于引出电网中性点；（2）为电网跟踪测量支路，用于对电网电容电流和中性点位移电压等进行测量；（3）接地电流补偿与检测支路，投入该支路可对零序电流进行补偿和检测接地电流；（4）消谐支路，投入该支路可消除电磁式电压互感器的铁磁谐振；（5）计算机测控单元用来对测的数据进行分析处理和控制，并具有远传、通信功能。
具体实施方式
首先对变电站每段母线安装的电磁式电压互感器的台数进行确定，测量电磁式电压互感器的零序阻抗。谐振条件动态预警是以变电站母线安装的电磁式电压互感器的励磁电抗Xp为基础，在配电网运行方式变化时，通过跟踪测量得到的电网对地容抗Xc值与电压互感器的励磁电抗Xp相比较，当符合铁磁谐振条件进行的动态诊断和预警。通过远传通信报告运行管理人员，该运行方式可能发生电磁式电压互感器引起的铁磁谐振故障。
当电网中性点出现不正常的位移电压，或三相电压不正常的升高时，投入接地电流补偿与检测支路，对回路的接地电流进行补偿和检测，当回路接地电流Id<IBd（IBd为接地与谐振分界值）时，判定电网发生电磁式电压互感器引起铁磁谐振；当Id>IBd则为电网发生单相接地。 
当电网发生铁磁谐振故障时，立即投入消谐阻尼支路进行消谐，同时切断零序电流补偿支路；当电网发生单相接地时应用接地电流补偿支路补偿零序电流，通过零序电流选线法选出单相接地线路。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法，由接地变压器（1）、电网跟踪测量支路（2）、接地电流补偿与检测支路（3）、消谐支路（4）和计算机测控单元（5）组成，其特征在于：在装置投入电网，或在电网运行方式发生变化时，首先在计算机测控单元录入变电站母线系统电磁式电压互感器的励磁电抗Xp，然后通过电网跟踪测量支路对电网的运行方式进行跟踪测量的系统容抗值，判断是否符合电网铁磁谐振条件，并进行谐振条件动态预警；在电网中性点位移电压出现异常时，投入接地电流补偿与检测支路，检测回路的零序电流，根据零序电流的大小，进行铁磁谐振与单相接地判断；判断为磁谐振故障时，切换为消谐支路进行消谐；判断为单相接地故障时则通过零序电流法选出故障线路。
2.根据权利要求1所述的. 配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法，其特征在于：谐振条件动态预警是以变电站母线安装的电磁式电压互感器的励磁电抗Xp为基础，在配电网运行方式变化时，通过跟踪测量得到的电网对地容抗Xc值与电压互感器的励磁电抗Xp相比较，当符合铁磁谐振条件进行的动态诊断和预警。
3.根据权利要求1所述的配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与处理方法，其特征在于：当电网出现不正常的中性点位移电压时，投入接地电流补偿与检测支路，对回路的零序电流进行补偿和检测，当回路电流小于IBd（IBd为单相接地与谐振分界值）时，判定电网发生电磁式电压互感器引起铁磁谐振；当回路电流大于IBd则为电网发生单相接地。
4.根据权利要求1所述的配电网铁磁谐振与单相接地故障的快速诊断与消谐处理方法，其特征在于：当电网发生铁磁谐振故障时，立即投入消谐阻尼支路进行消谐；当电网发生单相接地时，通过零序电流补偿支路补偿零序电流，用零序电流确定单相接地线路。
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