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凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭的系统属于小电流接地系统,主要有:

 

1、中性点谐振(经消弧线圈)接地方式;

 

2、中性点不接地方式;

 

3、中性点经高阻接地方式等;

 

对于小电流接地系统,由于系统配电线路数较多,所以经常发生单相接地的故障。由于发生单相接地的故障时接地电流较小,且不会形成短路回路,电网三相线电压仍对称,并不影响对负荷的供电,所以此系统通常允许带接地点继续运行1-2小时,但是由于非故障相电压上升为线电压(即增大倍),如果故障不能很快消除,极易发展成为相间故障,对电网安全运行造成威胁。所以对于小电流接地系统,准确快速地找出接地点十分重要。

 

在小接地电流系统中,发生单相接地故障时,全系统将出现零序电压,线路上有零序电流流过。对于中性点接地系统发生单相接地故障,非故障线路上流过零序电流在数值上等于线路本身的对地电容电流,金属性接地时其相位超过零序电压90度,容性无功功率的方向为母线到线路;故障线路出口流过的零序电流为非故障元件对地电容电流之和,金属性接地时其相位滞后电压90度,容性无功功率的方向为线路到母线。

 

对于中性点经消弧线接的系统发生单相接地故障,流过接地点的电流为全系统非故障相对地电容电流与补偿后电感电流之和。

 

目前小电流接地选线的原理大致有如下几种:零序功率方向法,5次谐波法,首半波极性法,信号注入法,零序暂态方向法等。

 

零序功率方向的原理只适用于与中性点不接地或者中性点经大电阻接的系统,对于中性点经消弧线圈接地系统则在原理上行不通。

 

5次谐波法具有很大的随机性。该原理基于故障前由于变压铁芯、非线形电力电子元件等因素造成系统中含有谐波(经分析,5次谐波最大)。故障后,由于消弧线圈对五次谐波阻抗增大五倍(相对于基数),线路对地电容的五次谐波容抗降低五倍,故消弧线圈的过补偿不影响故障线路和非故障线路的五次谐波电流方向相反、故障线路五次谐波最大规律。但由于系统谐波情况的变化,尤其是经高阻接地系统,由于故障线路电流较小,情况发生变化则不再满足上述条件,经现场运行和实验室证明,当接地电阻大于3K时,用该方法选线准确率较低。

 

首半波电流极性法反应电流暂态量的初始性,这一初始性与故障时刻有关。故而具有随机性,但小电流系统单相接地故障时刻多发生在电压最大时刻,因此这一原理在理论上是不错的,但限于首半波极性的捕捉不便于实现,因此长期被忽略,现在随硬件和信号处理技术的发展,这一原理被一些研究单位采用。但它的缺陷是特征不能持续。

 

信号注入法是另一种新的方法。但注入信号频率的选择是一个复杂问题,为了减小对地电容对信号的吸收,需要降低注入信号的频率,但频率降低后,该信号又被消弧线圈短路。实际使用中会发现,只有线短路、电容较小、无消弧线圈的架空输电线路系统,能够选线,对大电容系统有消弧线圈系统准确较差,其原因存在缺陷。该法的优点是一旦准确选线后可以进行故障定位。

 

暂态能量方向是最近提出的新原理,利用母线零序电压和线路零序电流的相位关系构成,故障线路零序暂态电流滞后零序电压90度,而非故障线路暂态电流超前零序电压90度。将零序电压求导后与零序电流相乘积分,可构成新的原理,当在电压过零接地时,暂态量消失,尽管此时用故障线路直流衰减分量可以弥补,但准确性较差,会造成误判。当接地电阻较大时,暂态量变化不明显,极易误判。此外,该原理是基于暂态分析。暂态量分析的

 

缺陷不能避免。

 

由于小电流接地系统电流变化范围大,装置启动一般不能采用电流突变量启动,而且电压突变量或电压稳态值启动。小电流接地系统出现零序电压有三种情况:1、接地2PT线断3、铁磁谐振。选线装置应能严格区分这三种情况,以免误动作。不具备这一功能的装置本身就存在着误动作的因素。

 

小电流接地系统单相接地过程比较复杂,接地电流的变化范围较大,加之一般出线较多,所以对硬件的要求较高。分析国内的选线装置,为适应多路数据采集,有的将电流信号分成几个周波(为了保证精度,增加锁相电路),但不同周波的数据进行比较,本身就造成误差且实时性差。还有的为了适应电流变化的特点,分几档采集数据。这两种数据采集方法基本不适应有消弧线圈系统的接地选线。

 

随着微机保护的大量采用,有的厂家在保护功能中附加了单相接地故障判别功能,由于在保护中属附加功能,难以适应单相接地故障的特殊性,所以对高阻接地、有消弧线圈系统单相接地判别准确率较低,仍不能适应现场要求。

 

由于单相接地保护装置可靠性低,准确率低,有些现场被迫采用电阻接地方式,(当发生单相接地时,直接跳闸)降低了供电可靠性和安全性。有的干脆将不准确的装置退出运行。

 

研制一种可靠、准确的单相接地保护装置是目前电力系统中急需产品之一。

 

HY-ML3000型小电流接地保护装置是我公司研究人员近期开发的新一代小接地电流系统故障选线和保护装置。在总结了各种小电流接地选线成功和失败教训之后,HY-ML3000在硬件和算法上做了重大改进,突破了这一长期困扰人们的难题,使准确率大大提高,并可满足目前国内现场的需要。主要特点如下:

 

1、发生单相接地后,系统出现零序电压,而一次PT断线,铁磁谐振也会出现零序电压,装置从硬件、软件二方面相结合,严格区分PT断线、铁磁谐振和单相接地,避免了PT断线、铁磁谐振引起装置的误选、误动作。

 

2、装置硬件采用总线内藏32CPU,运算速度快,存储容量大,可靠性高,可采集故障前、故障时刻、故障后零序电压、电流,并记录故障后各参数变化,为准确判别故障线路奠定了硬件基础。

 

3、方法上采用综合比较、综合判断的相对性原理,克服了过去装置单一算法造成的误动作的缺点。

 

4、经在模拟10kV系统动模实验中,不接地系统准确率100℅,经消弧线圈接地0k——20k电阻接地准确率达100℅。经分析,模拟系统比实际系统更复杂,条件更苛刻。

 

二、HY-ML3000装置的功能及特点

 

1.  装置核心部分采用总线内藏技术,工艺上使用SMT表贴生产技术,集成度高,抗干  扰能力强,运行速度快;同时配备专用计算机控制软件,可通过便携式电脑与装置通信口连接,对装置进行就地软件升级。

 

2.  采用大屏幕彩色液晶显示,全汉化操作提示、直观、明了、显示信息丰富全面、操作方便。

 

3.  不同系统、不同的运行方式、不同的接地电阻,使接地电流差别很大,极端情况可达1000倍以上,如何自适应系统变化是装置正确工作的一个重要环节。本装置自动跟踪系统零序电流的变化,不需估算电容电流,不需调整和设置放大倍数,一次接地电流较小时,装置无死区,一次接地电流较大时装置不饱和。用户可在订购时选择1A3A5A内置CT,以针对不同的小接地系统或不接地系统,适用范围进一步扩大。

 

4.  单相接地故障捕捉时间小于60ms

 

5.  具有跳闸、报警、编码三种输出方式,可适应现场各种需要,动作延时时间(范围是065535)可软件设定,具有完善的跳闸闭锁软硬件结构。

 

6.  本产品的母线接地报警(报警时间可软件设定)、装置故障报警、掉电报警、谐振报警、总报警等报警接点除谐振报警、总报警是一对接点外,其余都是两对接点,可适应不同现场需要。

 

7.  本产品可通过软件选择422485232通讯接口,不需要换芯片,随机带10余种通讯规约,波特率及相应参数可软件设定;并可以扩充至100种通讯规约。

 

8.  系统谐振后,PT二次同样会出现零序电压,本装置能正确判别是谐振还是单相接地。当系统频率在645HZ55600HZ范围判别为谐振。采用软件、硬件相结合的方法,可测量系统谐振频率,具有完善的自动消谐功能。

 

9.  装置可引入各段相电压,接地后可指定接地相。

 

10. 可外配串行打印机,打印定值、故障信息等。

 

11. 装置工作电源交、直流两用(注:直流工作电源不分正负极)

 

12. 可分别记忆128次接地故障、谐振故障信息,装置掉电后信息不丢失。

 

13. 现场CT变比、启动电压、低频谐振电压、高频谐振电压均可软件设定,出厂已设默认值,一般情况下现场不需调整。

 

14. 完善的自检、自调试功能。

 

产品技术指标

 

1.  电压等级:12

 

2.  母线段数:14

 

3.  选线回路:336

 

4.  继电器接点容量:DC30V/2AAC125V/0.6A

 

5.  通讯接口:COM1COM0;其中COM0口可通过5N模块上的拨码开关COM0KEY切换为RS232RS422RS485COM1可通过5N模块上的拨码开关COM0KEY1切换为RS232RS422RS485方式。COM0口与监控机通讯,COM1口应用主从机通讯

 

6.  PT功耗:≤0.5VA

 

7.  CT功耗:≤0.5VA

 

8.  工作电源:  AC220V±l0%,50Hz   DC220V±l0%(可定制其它工作电源)

 

9.  装置功耗:≤30W

 

10. 装置重量:≤13Kg

 

11. 装置使用条件:

 

环境温度:-10℃~+55

 

湿    度:≤90

 

大气压力:800hPa1060hPa

 

12. 标准:满足DL-478《静态继电器保护及安全自动装置通用技术条件》

 

产品适用范围

 

本产品可用于下列条件的小电流接地系统单相接地选线。

 

1.  中性点不接地的小接地电流系统。

 

2.  中性点经消弧线圈接地的小接地电流系统。

 

3.  中性点经中阻接地的系统。

 

4.  380V66KV供电系统(380V系统应作特殊设计,使用时说明)

 

可广泛用于电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、冶金、煤碳、铁路等大型厂矿企业的供电系统。

HL-ML3000小电流系统保护装置产品定货类别:

 

 

 

 

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