CN104678245B - 一种判断电气装置短路的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种判断电气装置短路的方法，包括如下判断步骤：步骤1)、收集电气装置中电流互感器的各个参数；步骤2)、根据电流互感器的比差和角差计算电流互感器比差值和角差值；步骤3)、判断实际电流互感器正常运行时和异常运行时的电流互感器比角差值。本发明判断电气装置短路的方法不仅判断速度快，而且能够通过在线监测电流互感器的参数，使计算更加准确，避免出现判断失效的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种判断电气装置短路的方法。
背景技术
随着电网的快速发展，110kV及以上电压等级均已有比较成熟的保护措施，6kV(10kV)到35kV这个电压等级范围内厂用中压配电开关柜为全厂辅机/供电系统的供电枢纽，在发生内部故障时是否能迅速切除故障，对全厂(变电站)配电系统的安全运行至关重要，但是按目前的保护方案：在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大。
鉴于中压母线的重要地位，任何故障的延时切除，都是我们极为不愿意看到的现状，因为开关柜内的电弧光发生时产生的高温、高压、弧光、振动、爆破音给开关柜等相关设备造成严重的损伤，甚至波及到变压器，造成变压器的烧毁，严重危及人身的安全，从而造成巨大的经济损失。如2009年安徽电力公司某供电局220kV变电站35kV开关柜误操作电弧光事故造成一人死亡；2009年重庆某电厂厂用电进线柜电流互感器绝缘电弧光故障造成停机及厂用变压器返厂维修；2011年云南电网公司“2.24”事故，怒江供电局某变电站因电弧光事故造成一人死亡。
由于多年运行表明中低压配电柜内部弧光保护对人身及设备带来极大的损害，各国电力专家开始对电弧光故障进行研究及认识。国际电工委员会IEC修订了其IEC60298-2003标准了中压开关柜内部电弧光故障产生的原因、解决方案及测试方法，加拿大电力和电子制造商协会(EEMAC)制定了在内部弧光故障的条件下金属铠装开关柜电阻的测试规则，美国出版了IEEE C37.20.7中压金属铠装开关柜内部弧光故障的测试导则。此外美国在电力职业安全生产方面针对电弧光弧闪事故建立了相关标准和要求，美国国家防火协会(NFPA),作为美国国家电力规范(NBC)的一个补充，制定了NFPA 70E-2004职业电力安全要求标准。国内根据IEC60298-2003标准制定我国现有标准GB 3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》，定义了内部电弧级开关设备和控制设备(IAC)，其内部故障电弧试验规定为必做的型式试验。
近年来由于对内部故障电弧特征参数的不断了解，中压开关柜相关新标准对防弧光故障要求的不断提高，国内一些专家一直强调装设专用中低压母线保护的重要性，用户也希望可以提供一种造价偏低，原理简单，适用于6-35kV的母线保护，以最大限度减小母线故障对设备的损害，提供供电可靠性，作为最快速度的专用母线弧光保护系统应运而生，它不仅能很好地应用于新装开关柜里也能方便地加装到已运行的开关柜中，其目标就是在第一时间里切除弧光故障使人身伤亡及设备损害降至最低，与其他专用母线保护相比有价格优势。
低压开关柜内短路计算涉及到的开关柜有GCS、还有GGD，以及国内某生产厂家生产的MNS开关柜。其中低压进线的额定电流从3200A到1250A不等，这些短路点有的发生在分支母线上，有的发生在馈电断路器的出口处。另外，变压器到低压开关柜都安装了母线槽，两列开关柜之间也通过母联和母线槽连接，通过沟通，发现用户们对于如何计算低压开关柜内的短路电流不是很熟悉。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种判断电气装置短路的方法。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种判断电气装置短路的方法，包括如下判断步骤：
步骤1)、收集电气装置中电流互感器的各个参数：
具体包括铁芯有效截面积Sc、平均磁路长度L，电流互感器二次绕组电流和电压；
步骤2)、根据电流互感器的比差和角差计算电流互感器比差值和角差值：
首先，计算不同电流和负荷情况下的铁芯磁通密度B，然后根据由铁芯磁化曲线查出平均磁路长度L对应的励磁磁密(IN)0、(IN)1n、以及铁芯的损耗角θ；计算公式为：B＝45*E2/N2n*Sc，E2＝I2*Z2；
其次，计算电流互感器的比差值：
；
计算电流互感器的角差值：
；
上述公式中，E2表示二次绕组感应电势,I2表示二次实际电流，Z2表示二次实际阻抗，N2n表示二次线圈匝数，I1表示一次电流；
步骤3)、判断实际电流互感器正常运行时和异常运行时的电流互感器比角差值：
在对电流互感器定检预试时，试验得出一个电流互感器比角差值；
在电气装置正常运行时，利用步骤2)中电流互感器比差值和角差值公式不断计算，直到算出来的电流互感器比角差值与试验得出的一致，否则返回步骤1)；
当电气装置运行异常时，电流互感器比角差值超出正常比角差值k1倍。
进一步的，所述k1的取值范围在2.0至10.0之间。
优选的，所述k1的取值为3.0。
本发明的有益效果：本发明判断电气装置短路的方法不仅判断速度快，而且能够通过在线监测电流互感器的参数，使计算更加准确，避免出现判断失效的现象。
附图说明
图1为本发明的判断流程图。
具体实施方式
在中低压配电网领域，由于短路时电气装置短路电流会比正常运行电流大很多倍，而电流互感器一次电流较大时，铁芯饱和，励磁电流非常大，误差严重超差，因此本专利将判断电气装置是否短路的方法，转化为在线监测电路互感器误差情况，从而判断电气装置是否短路。如图1所示，101代表收集电气装置中电流互感器的各个参数环节，102代表根据电流互感器的比差和角差计算电流互感器比差值和角差值环节，103代表判断实际电流互感器正常运行时和异常运行时的电流互感器比角差值环节；该环节包括正常运行时判断和异常时判断。201代表电气装置正常运行时的判断环节；202代表电气装置异常运行时的判断环节。需要特别说明的是：当正常运行判断时，检测结果和计算得出的结果相差不超过20％，可认为误差相差不大，否则认为误差较大，返回到第步骤1)，此时重新收集相关参数。
本发明涉及一种判断电气装置短路的方法，包括如下判断步骤：
步骤1)、收集电气装置中电流互感器的各个参数：
具体包括铁芯有效截面积Sc、平均磁路长度L，电流互感器二次绕组电流和电压；
步骤2)、根据电流互感器的比差和角差计算电流互感器比差值和角差值：
首先，计算不同电流和负荷情况下的铁芯磁通密度B，然后根据由铁芯磁化曲线查出平均磁路长度L对应的励磁磁密(IN)0、(IN)1n、以及铁芯的损耗角θ；计算公式为：B＝45*E2/N2n*Sc，E2＝I2*Z2；
其次，计算电流互感器的比差值：
；
计算电流互感器的角差值：
；
上述公式中，E2表示二次绕组感应电势,I2表示二次实际电流，Z2表示二次实际阻抗，N2n表示二次线圈匝数，I1表示一次电流；
步骤3)、判断实际电流互感器正常运行时和异常运行时的电流互感器比角差值：
在对电流互感器定检预试时，试验得出一个电流互感器比角差值；
在电气装置正常运行时，利用步骤2)中电流互感器比差值和角差值公式不断计算，直到算出来的电流互感器比角差值与试验得出的一致，否则返回步骤1)；
当电气装置运行异常时，电流互感器比角差值超出正常比角差值k1倍。其中，所述k1的取值范围在2.0至10.0之间。优选的k1的取值为3.0。
举例说明：
电流互感器二次绕组电阻R＝ρ*N*L/S，电流互感器负载较小，且有准确限值系数，因而温升较低，电阻率采用60度的值，当二次引线较长时，还应加上引线电阻，二次负载由于具有功率角，因而将实际阻抗转换为电阻和阻抗，负荷最小值为0.25倍额定负荷，最大值为额定负荷，将二次绕组电阻加上负载的阻抗，即为二次实际阻抗的电阻值，二次实际阻抗的电阻值与二次负载阻抗合成即为二次实际阻抗。
其中，一次电流I1，具体可直接测量得到，也可以利用二次电流和匝数比计算得出，需要指出的是：当电流互感器具有补偿绕组时。
当补偿绕组是减匝补偿，补偿值为：
，
总的比差值为：
f(％)＝fL(％)+fb(％)，
当补偿绕组是增匝补偿，补偿值为：
，
总的比差值为：
f(％)＝fL(％)-fb(％)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种判断电气装置短路的方法，其特征在于，包括如下判断步骤：
步骤1)、收集电气装置中电流互感器的各个参数：
具体包括铁芯有效截面积Sc、平均磁路长度L，电流互感器二次绕组电流和电压；
步骤2)、根据电流互感器的比差和角差计算电流互感器比差值和角差值：
首先，计算不同电流和负荷情况下的铁芯磁通密度B，然后根据由铁芯磁化曲线查出平均磁路长度L对应的励磁磁密(IN)0、(IN)1n、以及铁芯的损耗角θ；
计算公式为：B＝45*E2/N2n*Sc，E2＝I2*Z2；
其次，计算电流互感器的比差值：
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<mo>;</mo>
</mrow>
；
上述公式中，E2表示二次绕组感应电势,I2表示二次实际电流，Z2表示二次实际阻抗，N2n表示二次线圈匝数，I1表示一次电流；
步骤3)、判断实际电流互感器正常运行时和异常运行时的电流互感器比角差值：
在对电流互感器定检预试时，试验得出一个电流互感器比角差值；
在电气装置正常运行时，利用步骤2)中电流互感器比差值和角差值公式不断计算，直到算出来的电流互感器比角差值与试验得出的一致，否则返回步骤1)；
当电气装置运行异常时，电流互感器比角差值超出正常比角差值k1倍。
2.根据权利要求1所述的一种判断电气装置短路的方法，其特征在于，所述k1的取值范围在2.0至10.0之间。
3.根据权利要求2所述的一种判断电气装置短路的方法，其特征在于：所述k1的取值为3.0。
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