診斷信號法高壓漏電保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要:在高壓漏電方面，各科研院所、高校、企業(yè)進(jìn)行了不斷的研究和探索，設(shè)計出各種各樣的算法和產(chǎn)品，其效果并不明顯。是這些算法不精確、產(chǎn)品粗制濫造的原因嗎？都不是，而是判據(jù)的問題。這些算法和判據(jù)都是基于接地時零序電流的故障特征為依據(jù)而進(jìn)行計算和判斷的，而接地時的零序電流的大小受當(dāng)時的運行方式影響，受系統(tǒng)容量的影響，受接地狀況影響，也受消弧線圈補(bǔ)償?shù)挠绊懀斐闪嗣看螁蜗嘟拥貢r的零序電流特征不明確，導(dǎo)致了接地保護(hù)失靈。

關(guān)鍵詞：高壓漏電;保護(hù)器;聯(lián)網(wǎng)通訊

1.概述

電網(wǎng)高壓供電系統(tǒng)是一個龐大復(fù)雜的配電網(wǎng)系統(tǒng)，任一點接地，高壓供電系統(tǒng)的所有電纜容性電流都從不同變電所匯集到接地故障線路，這個電流大小取決于單相接地時的運行方式和接地電阻大小。因漏電引起的大面積停電，一方面是由于漏電保護(hù)原理上的缺陷引起的，另一方面是由于連接上下級變電所聯(lián)絡(luò)開關(guān)的漏電保護(hù)定值無法確定造成的。

電網(wǎng)高壓供電系統(tǒng)單相接地故障的綜合選漏跳閘一直是一個影響供電安全和困惑機(jī)電運行與管理人員的大事。高壓供電系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下非接地相對地電壓升高 1.732倍，在弧光接地時，由于電弧多次不斷的熄滅和重燃，導(dǎo)致系統(tǒng)對地電容上的電荷多次不斷的積累和重新再分配，在非故障相的電感—電容回路上引起高頻振蕩過電壓，最高可達(dá)5倍以上，在高幅值的弧光接地過電壓的持續(xù)作用下，加劇了電纜等固體絕緣的積累性破壞，最終在非故障相的絕緣薄弱環(huán)節(jié)造成對地?fù)舸蜁痣娎|擊穿、爆炸等事故，造成大范圍停電，甚至造成人身傷亡事故。

為了排除在發(fā)生高壓單相接地時零序電流本身特征不明確的影響，我們采取了接地時施加外部診斷信號的措施，使施加的外部診斷信號不受零序電流的影響而獨立作用，我們分散安裝在各高壓開關(guān)中的保護(hù)器捕捉施加的信號，接地線路可以捕捉到施加信號，非接地線路捕捉不到施加的信號，捕捉到施加信號的保護(hù)出口跳閘，來切除故障線路。這樣可大大提高高壓系統(tǒng)漏電保護(hù)的準(zhǔn)確度，提高供電的安全性。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由 SY3601 消弧與信號注入柜、分散式智能選漏綜合保護(hù)器（ZBT-11C(N)防越級綜合保護(hù)器，以下簡稱保護(hù)器）構(gòu)成，保護(hù)器之間以及保護(hù)器與注入柜之間無需通訊連線，在地面任一變電所母線上接入一臺消弧與信號注入柜（該注入柜即可以在變電所室內(nèi)安裝的，也可以在變電所戶外安裝的），配合智能選漏綜合保護(hù)器實現(xiàn)漏電保護(hù)。如果高壓供電系統(tǒng)是分列運行的，每個分列供電系統(tǒng)需安裝一臺 SY3601 消弧與信號注入柜。

智能選漏綜合保護(hù)器有兩種，一種是 ZBT-11C（N）防越級綜合保護(hù)器，一種是 SY3603 高開智能選漏保護(hù)終端。ZBT-11C（N）防越級綜合保護(hù)器內(nèi)置了信號捕捉模塊和算法，可以在實現(xiàn)防越級保護(hù)的同時，配合消弧與信號注入柜實現(xiàn)基于外部信號的高壓智能選漏保護(hù)系統(tǒng)。

3.工作原理

當(dāng)高壓供電系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，消弧與信號注入柜與智能選漏綜合保護(hù)器配合實現(xiàn)高壓智能選漏保護(hù)系統(tǒng)。

3.1.消弧與信號注入柜的工作原理

SY3601 消弧與信號注入柜由接地變壓器、信號控制器、真空接觸器、信號發(fā)生器等部分構(gòu)成。接地變構(gòu)建了一個中性點。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時，信號控制器能夠立刻探測到系統(tǒng)發(fā)生了接地故障并控制真空接觸器投入信號發(fā)生器，在中性點與地之間投入消弧與信號注入部件（信號發(fā)生器），既是向系統(tǒng)注入診斷信號，也是一種消弧和過電壓抑制措施。當(dāng)綜合保護(hù)器判斷出接地線路，切除接地故障線路后或延時時間到（該時間可整定，一般為 1秒），信號控制器控制真空接觸器斷開信號發(fā)生器。如果由于某種原因，綜合保護(hù)器沒有切除接地故障線路，信號控制器最長讓信號發(fā)生器投入 1 秒鐘自動斷開真空接觸器，斷開信號發(fā)生器。

3.2.漏電保護(hù)

智能選漏綜合保護(hù)器也一直在檢測系統(tǒng)是否有接地發(fā)生，當(dāng)檢測到有單相接地發(fā)生時，保護(hù)器立即啟動信號檢測和相應(yīng)算法，計算出的信號結(jié)果與設(shè)定定值比較，接地線路的計算值大于定值，非接地線路的計算值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于定值。當(dāng)計算值大于整定值時，保護(hù)器動作切除接地線路，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

4.SY3601 消弧與信號注入柜主要技術(shù)指標(biāo)

1) 額定工作電壓 6kv（10kv）

2) 接地變額定功率：15kva

3) 診斷信號大小：5A（10A）

4) 診斷信號注入最大時間：1~3 秒（可整定）

5.ZBT-11C(N)防越級綜合保護(hù)器的主要功能

5.1. 保護(hù)功能

1) 防越級保護(hù)（級聯(lián)縱差、母線差動、智能后備）/速斷保護(hù)

2) 三段式過電流保護(hù)（短路保護(hù)、過流保護(hù)、過載保護(hù)）

3) 三種國際標(biāo)準(zhǔn)反時限過流保護(hù)

4) 三段式常規(guī)漏電保護(hù)/診斷信號法漏電保護(hù)（可設(shè)置）

5) 過電壓保護(hù)

6) 低電壓保護(hù)

7) 兩段式負(fù)序過流保護(hù)（斷相、不平衡、反轉(zhuǎn)保護(hù)）

8) 風(fēng)瓦電遠(yuǎn)程斷電保護(hù)

9) 電纜絕緣完好性監(jiān)視保護(hù)

10) 保護(hù)動作閉鎖合閘

5.2. 測量功能

1) Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、U0、 Ia、Ic、I0、 P、Q、Cos￠

2) 有功電量、無功電量（0.5 級）、分時段峰平谷電度的高精度計量

5.3. 信號功能

1) 開關(guān)分合位置、小車位置信號、彈簧儲能監(jiān)視

2) 各類保護(hù)動作信號

5.4. 自動化功能

1) 聯(lián)網(wǎng)通訊

2) 事件記錄

3) 故障錄波

4) 開關(guān)遠(yuǎn)控

5) 定值遠(yuǎn)控

5.5. 技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)

1) 工作電源

額定電壓： 三相交流 100 V；

允許偏差： －20％～＋20％；

功 耗： < 20 W。

2) 電流保護(hù)元件

電流定值：0.2In～10In；

延時定值：0.01～60S；

定值誤差：不超過±5%。

3) 漏電保護(hù)元件

電流定值：0.02In～6In；

延時定值：0.01～60S；

定值誤差：不超過±5%。

4) 過(低)電壓保護(hù)元件

電壓定值：2～150V；

延時定值：0.01～20S；

定值誤差：不超過±5%。

5) 動作時間準(zhǔn)確度

當(dāng)延時在 0～2s 時，動作誤差不超過±0.05s；

當(dāng)延時在 2～60s 時，動作誤差不超過±5％。

6) 測量精度

電壓：±1%；

電流：±1%；

有功及無功功率：±1%；

功率因數(shù)：±1%；

頻率：±0.01Hz；

遙信分辨率：≤ 2 ms。

6.SY3603 高開智能選漏保護(hù)終端

6.1. 保護(hù)功能

1) 診斷信號漏電 I 段保護(hù)

2) 診斷信號漏電 II 段保護(hù)

3) 診斷信號漏電 III 段保護(hù)

6.2. 自動化功能

1) 聯(lián)網(wǎng)通訊

2) 事件記錄

3) 保護(hù)信號指示與上傳

4) 故障錄波

5) 定值遠(yuǎn)控

6.3. SY3603 技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)

1) 工作電源：

額定電壓：交流 100 V 或者交流 220V；

允許偏差：－20％～＋20％；

功 耗：< 15 W；

2) 保護(hù)整定范圍

漏電電流值：0.02In～4In；

零序電壓整定范圍：1V~120V；

時間整定范圍：0~60s.

3) 動作指標(biāo)

保護(hù)動作時間：<30mS;

電流定值誤差：<±5%；

電壓定值誤差：<±5%；

時間定值誤差小于±5%。

4) 測量技術(shù)指標(biāo)

電壓、電流：0.5 級；

7結(jié)束語

在施加診斷信號的同時，在接地回路中加入了短暫的消弧與電壓抑制措施，抑制弧光過電壓水平，降低弧光重燃的可能，保護(hù)電纜不被擊穿，同時，分散式漏電保護(hù)器通過對診斷信號的捕捉判斷，快速切除接地線路，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行。

作者簡介：曲春杰(1977- )，男，山東省東營市人，2002年畢業(yè)于山東科技大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)，大學(xué)本科，高級工程師，2006年主要從事于山東華星石油化工集團(tuán)有限公司機(jī)電設(shè)備潤滑管理、維修工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳振宇.考慮用戶偏好和設(shè)備特性的自動需求響應(yīng)策略[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2017.

[2]盛萬興.自儲能型能量路由器研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2017.

[3]劉欣.基于諧波源注入的SAPF補(bǔ)償容量確定方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017.

[4]彭海平.智能變電站間隔層設(shè)備智能定檢作業(yè)系統(tǒng)的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017.

[5]徐曉春.智能變電站二次設(shè)備檢修安措規(guī)則數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017.