小电流接地选线装置配置与完善(谢续文)

小电流接地选线装置应用完善

单位：发电厂电气工段

姓名： 谢 续 文

2007年3月

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小电流接地选线装置应用与完善

太钢发电厂 谢续文

摘 要 将原来的小电流接地选线装置进行了改造，并阐述了接地选线动作的原理，对微机型小电流接地选线装置刚投入运行存在问题，通过对故障数据、波形进行分析，并进行了针对性的处理及解决方案，选线结果十分满意。

关键词 小电流接地选线 零序电流 启动电流 零序CT 1 前言

太钢发电厂10KV系统，采用经消弧线圈接地的小电流系统，对外供电线路比较多，由于绝缘子、电缆的绝缘及其它原因经常造成10KV单相接地运行，虽然不影响用电设备，但这种故障引起相电压升高对系统的绝缘性能构成很大威胁，往往造成事故的扩大，造成两相短路或三相短路，保护动作掉，影响生产。如不加小电流接地选线装置，在发生单相接地故障时无法迅速确认故障线路发生在那条线路，给生产造成威胁，以线路来回停电、送电切换查找接地故障线路，需要的时间比较长且查找因难，并影响生产。因此当系统发生单相接地时，为不影响整个系统安全供电，应快速准确地查找故障线路，并通过切换电源，将故障线路切除，避免事故的发生。故对小电流接地选线装置改造是非常必要的。

2 改造前我厂小电流接地选线装置状况

改造前，我厂10KV系统小电流接地选线装置采用最早的电子管晶闸管式选线装置，在10KV A、B各配置一套，由于使用年限很长，电气元件老化，且当时技术的局限性，在生产运行使用中，手动启动接地选线装置，所用时间很长，选择的准确性不高，往往不能做为确定故障的依据，还是需要通过以线路多次停电、送电切换查找接地故障线路，影响生产且对电力系统稳定运行构成威胁。

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3 小电流接地选线装置的安装与选型

通过对市场调查、同行电厂的了解，并与厂家技术交流及设备性能比较，在2×130 T/h煤气锅炉改造扩建工程中，10KV配电柜配置了小电流接地选线装置，并通过招标，选用了北京丹华昊博电力科技有限公司KA2003小电流接地电网单相接地故障选线装置，考虑煤气锅炉10KV配电柜线路少，旧10KV系统线路的重要性，并在技术上加以论证后，将小电流接地选线装置安装在主控室，同时监视旧10KV线路和煤气锅炉10KV配电柜线路。 4 KA2003型小电流单相接地选线原理

KA2003小电流接地电网单相接地故障选线装置带有40路选线功能。启动判线的条件为：零序电压3U0大于接地启动电压设定值且各线路零序电流I0大于启动电流设定值。本装置采用多种方法进行故障选线，每种方法都针对信号的具体特点，不同方法之间具有互补性。 （1）智能型比幅比相法

智能型比幅比相方法的基本原理是：比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。传统比幅比相方法在信号处理、抗干扰和有效域方面存在一定的缺陷。智能型的比幅比相方法采用Butterworth数字滤波器，对信号进行有效的数字滤处理，提取出了更可靠的信号成分，提高了选线正确性。

（2）谐波比幅比相法

谐波方法的基本原理是：对于中性点经消弧线圈接地系统，对谐波分量来说消弧线圈处于欠补偿状态，如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。谐波选线方法采用有效的数字滤波手段，提取出能量最高的谐波频带范围，避免了提取单一谐波频率而

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导致的误差。 （3）连续选线技术

连续判断技术是针对小电流接地系统单相接地故障中故障信号微弱、容易受干扰的特点而采取的技术措施。该技术不完全依赖于一次判断的结果，而是综合考虑全过程的情况。装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，这样可以有效地排除少数几次误判。

5 小电流接地选线装置安装及接线

小电流接地选线装置经过考虑后安装在主控室控制屏上，同时监视旧10KV系统线路和煤气锅炉10KV配电柜线路。通过对设备的图纸的了解，并根据我们现场线路分布情况，自已设计施工接线图纸并指导专业人员进行施工。接线原理图如下：

10KV母线

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线路1 接地高厂变··· 线路n 零序CT 零序CT 隔离开关 CT1 CTn 消弧线圈 KA2003小电流接地选线装置 3U0 注：电缆的接地线，必须返回穿过零序CT后，才接地。保证通过零序CT的电流为接地故障时通过线路为零序电流相一致，测量反映真实。

6 微机型小电流接地选线装置刚投入运行中发现的问题

小电流接地选线装置在施工过程中，只是将原来小电流接地选线装置拆除，将原来的零序CT线直接接在新安装微机型小电流接地选线装置上。

自2006年3月投入运行到4月份底，我厂10KV系统共发生接地10项，其中实接地4项，瞬时接地无法判断选择的准确性，在实时接地4项中，能判断选得不准确的线路有2项（准确率为50%），如4月25日20:46分，10KV系统A、B、C内外母实接地，接地选线装置选出626线路，可靠性为100％，但断开626线路时，接地并没有消除，后来通过倒换母线、线路，当断开611开关时，接地消除。 7 存在问题的分析及解决

故障过程：2006年4月25日20时45分发生接地故障，当时母联开关闭合，装置将所有线路零序电流记录下来，录波如图所示。装置选择626线路接地。

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随后运行人员将B段母线并在10KV C段，断开母联600#开关，AB段母线分系统运行，断开后只有A段母线是故障段，装置立刻选择611线路接地，该线路就是故障线路。录波如图所示。

问题分析：

通过对故障数据、波形进行分析，611#线路接地时，626#的零序电流比故障线路611#还大，同时发现线路612、621、625、627、733的极性接反，导致最初的选线错误。另外线路734和751的不平衡电流很大，线路734的一次侧不平衡电流达到4.3A，线路751的一次侧不平衡电流达到8.6A，这样大的不平衡电流也导致装置误选。根据电流的不平衡，对所有的零序CT进行了检查，发现现场零序CT存在如下问题：

(1) 线路多为多电缆出线，对于这类出线要求各个电缆都安装同一型号的零序CT，并将CT的二次侧进行并联。但是很多线路并没有在每条电缆上都安装零序CT。 (2) 很多线路电缆零序CT不一致。

(3) 多数零序CT都是十几年前安装的，精度已不适应装置的要求。 (4) 零序CT变比没有统一，大小不一致

以上问题也是导致小电流接地选线装置误选原因其中之一。

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针对这些问题，结合记录的数据、波形，对每次的波形与现场情况进行比较，分析结论有以下几点造成选择不准确：

（1） 由于电缆零序CT不一致，变比不同，造成采集的零序电流大少不同，接地线路电流反比没有接地的线路小，造成错选。 （2） 由于线路为多电缆出线，但现场有的线路没有全配零序CT，当没配零序CT的电缆接地，造成接地选线装置采集的接地线路零序电流很小，以至选其它没接地的线路，造成错选。 （3） 其它几点，只是影响接地选线装置的准确性。 （4） 零序电流极性有一部分被接反。

针对这些结论，我们考虑在零序CT不能短时全部更换，为配合运行，暂时将零序CT变比小的线路，通过计算，在接地选线装置中将其倍数减少来调整，同时将现场线路零序CT配齐，将零序电流极性接反的线路612、621、625、627、733极性倒换,通过这些工作的落实，从5月份到现在，没发现错选现象，KA2003型小电流接地选线装置投运行效果良好，动作准确。 8 遗留问题及解决方案

现场线路零序CT不一致，变比不同，极易造成小电流接地选线装置误选、错选。为解决问题，我们计划将零序CT全部更换，统一型号、变比（现已报计划），通过这些方案实施，将提高KA2003型小电流接地选线装置动作的准确性，完善各种功能。 9 结论

通过对故障数据、波形进行分析，并进行了针对性的处理，解决了微机型小电流接地选线装置刚投入运行存在问题，并在生产过程中，小电流接地选线装置自动跟踪10KV线路，当发生单相接地故障时，自动地显示接地线路，为运行人员果断判断提供一个可靠的科学依据，通过切换线路，将故障线路切除，避免事故发生，保证安全生产。

从2006年5月份到现在，没发现错选现象，选线结果十分满意，

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充分地体现了对KA2003型小电流接地选线装置刚投入时存在问题处理的成功性，选线装置投入效果良好，给安全生产提供一个良好保障平台。

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