【正文】 已不能滿足暫態(tài)信號選線的要求了。(6)小電流選線裝置未作為繼電保護裝置對待H引，不論是從設計制造工藝還是從應用上講，小電流選線裝置一直被認為是一個檢測裝置，由于它的運行好壞不直接對系統(tǒng)的安全運行造成影響，因此未引起足夠的重視，對小電流選線裝置沒有一套完善的管理和維護程序。②與電流互感器相似，電壓互感器由于其傳變特性不一致，也存在電壓大小和相角的誤差。因此，實際的電流互感器通常有大小和相位上的誤差。而消弧線圈的補償與故障選線有著密切的關系，從而給選線帶來了新的困難。隨著配電網(wǎng)容量的越來越大，大量消弧線圈將投入使用。另外三相不平衡也會產(chǎn)生零序電流，這樣，更加劇了選線的困難。(4)影響小電流接地系統(tǒng)故障選線準確性和可靠性的配電網(wǎng)系統(tǒng)自身因素很多：①線路長短、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及三相不平衡電流的影響。特別上經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，流過故障線路的故障穩(wěn)態(tài)電流十分微弱，甚至比健全線路感受到的電流變化還小。總之，在故障狀況不同的時候，產(chǎn)生的故障量在數(shù)值上、變化規(guī)律上相差懸殊，這給選線帶來很大的困難。故障點過渡電阻一般較小，此時產(chǎn)生相對較大的故障特征信號，但是當故障點過渡電阻較大時，產(chǎn)生的故障特征信號的很小。(2)故障情況復雜，隨機性強，難以用單一模型描述。以上各個方案均具有一定的可行性，但是它們都存在個各自使用局限性和動作死區(qū)。小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線，一直是繼電保護領域未能徹底解決的一個難題。但在，當線路在故障相電壓接近于零瞬間發(fā)生單相接地故障時，在首半波時線路中的暫態(tài)電流數(shù)值并不大；當過渡電阻數(shù)值較大時，系統(tǒng)中不會產(chǎn)生周期性時間衰減的過渡電流，同樣也達不到首半波零序電流數(shù)值最大的要求，所以首半波法選線存在較大的工作死區(qū)。對于配電網(wǎng)暫態(tài)零序電流和零序電壓的首半波之間還存在著固定的相位關系，在故障線路上兩者極性相反，在非故障線路上兩者極性相同。此時的暫態(tài)電容電流比暫態(tài)電感電流大得多，不論是不接地系統(tǒng)還是經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，故障發(fā)生瞬間的暫態(tài)過程近似相同。(2)首半波法首半波原理是基于單相接地故障發(fā)生在故障相電壓接近最大值附近這一假設條件，因為電力系統(tǒng)中單相接地有相當一部分是在雷擊或者相電壓峰值附近的情況下發(fā)生單相接地短路的。其次，故障暫態(tài)信號包含從直流到數(shù)千赫茲的頻率分量，其中包含支持上述選線原理的“正確”分量，也同時包含不支持選線原理的“錯誤分量。應用暫態(tài)分量選線，自然會遇到選擇數(shù)據(jù)時間窗口的問題。根據(jù)次特征，可選出故障線路。故障線路暫態(tài)零序電流主頻率在300～3000Hz之間，幅值是穩(wěn)態(tài)電流的幾倍到幾十倍，無論中性點在何種接地方式下，健全線路暫態(tài)零序電流的大小與本線路對地電容的大小成正比，而故障線路零序電流暫態(tài)分量等于所有非故障線路暫態(tài)零序電流之和，且方向相反。此外，改變消弧線圈的補償度等附加的操作增加了電網(wǎng)的安全隱患。為了避免直接帶負荷調(diào)諧可能給消弧線圈帶來的沖擊和損傷，也可通過也消弧線圈并聯(lián)或串聯(lián)選線用電阻或電感的方式實現(xiàn)殘流增量。由于消弧線圈帶負荷調(diào)諧的制約及對系統(tǒng)安全的考慮，故障點殘流電流的改變量較小，一般在數(shù)安培到十安培之間。據(jù)此可確定故障線路。隨調(diào)諧方式消弧線圈正常時遠離諧振點，故障后迅速調(diào)整到最佳補償位置；預調(diào)諧方式消弧線圈正常運行時聯(lián)接的阻尼電阻故障后必須立即切除，上述方法均可引起線路電流的變化。接地故障后，自動調(diào)諧消弧線圈可處于最佳補償狀態(tài)，有利于故障熄弧。同時其易受弧光接地故障、間歇性接地故障及三相參數(shù)不平衡的影響，可靠性得不到保障。據(jù)此可檢測出故障線路。首先，將所有饋線的零序電流相加得到一個電流相量，它實際上是由接地點返回的消弧線圈電流。對于中性點不接地系統(tǒng)，該選線原理實質(zhì)上是零序功率方向法的延伸，但結(jié)果上述處理后，相當于將原有的零序電壓、零序電流的比相范圍從原有的90o擴大到180o，從而創(chuàng)造更好的選線條件。(4)有功分量法電網(wǎng)的線路及消弧線圈存在對地電導，故障電流中含有有功分量。由于零序能量函數(shù)同時存在電感能量和電容能量，并且電感和電容之間存在能量交換，系統(tǒng)的能量不會釋放完。非故障線路的能量函數(shù)總是大于零，消弧線圈的能量函數(shù)與非故障線路極性相同，網(wǎng)絡上的能量都是通過故障線路傳送給非故障線路的，因此故障線路的能量函數(shù)總是小于零，且其絕對值等于其他線路(包括消弧線圈)能量函數(shù)的總和。電流互感器不平衡電流和過度電阻大小仍然會影響選線的精度，同時，其易受弧光接地故障和問歇性接地故障影響，檢測靈敏度低，實際應用效果不太理想。為進一步提高靈敏度，也可將各線路的7次等諧波分量的平方求和后進行幅值比較，幅值最大的線路即為故障線路。同時，由于小電流接地故障往往伴隨有間歇性拉弧現(xiàn)象，沒有穩(wěn)定的接地電流，可能造成選線失敗。通過零序電流的幅值和相位的比較可以找出故障線路。本章將詳細討論常用的幾種選線方法，分析各方法的原理、適用性以及可靠性等，結(jié)合現(xiàn)已投入的選線裝置，總結(jié)選線困難的主要原因，最后闡述了本文中小電流接地選線的解決思路。3 選線方法分析及解決思路近年來，開發(fā)了各種不同原理的選線裝置用于小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線，取得了一定的成就。(2)暫態(tài)電流的數(shù)值較穩(wěn)態(tài)值大很多，且持續(xù)時間短，約為0．5—1．0個工頻周波。暫念電感電流的頻率和工頻相等，持續(xù)時間一般可達2～3個工頻周波，為了平衡該直流分量，接地電流中也伴隨產(chǎn)生大小相等、方向相反的直流分量，它只增大暫態(tài)接地電流的幅值。暫態(tài)接地電流的幅值雖然很大，但是持續(xù)時間很短，約為0．5～1．0個工頻周期。由以上(1)、(2)和(3)分析可知，當單相接地故障發(fā)生后，在故障點便有衰減很快的暫態(tài)電容電流和衰減較慢的暫態(tài)電感電流流過。在暫態(tài)過程的初始階段，暫態(tài)接地電流的特性主要由暫態(tài)電容電流的特征所決定。(3)暫態(tài)接地電流暫態(tài)接地電流由暫態(tài)電容電流和暫態(tài)電感電流疊加而成，其特征隨兩者的具體情況而定。暫態(tài)過程的振蕩角頻率與電源的角頻率相等，且其幅值與接地瞬間電源電壓的相角有關。當τc較大時，自由振蕩衰減較慢；反之，則衰減較快。暫態(tài)電容電流ic。因為通常架空線路的波阻抗為250—500Ω，同時，故障點的接地電阻一般特性，其只有振蕩頻率一般為300～1500Hz。決定回路自由振蕩衰減的電阻值，應為接地電流沿途的總電阻值，它包括導線電阻、大地電阻以及故障點的接地電阻。圖中C表示電網(wǎng)的三相對地總電容；Lo表示三相線路和變壓器等在零序回路中的等值電感；L表示為消弧線圈的集中電感；rL表示消弧線圈的有功損耗電阻；Ro表示零序回路中的等值電阻(包括導線電阻、大地電阻以及故障點的接地電阻)；Uo為零序電源電壓。2．2．3小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的暫態(tài)分析以上所討論的都是在穩(wěn)態(tài)情況下故障點電容電流的分布，由上分析可知穩(wěn)態(tài)故障分量數(shù)值小，難以準確選出故障線路，于是人們把目光投向了故障后的暫態(tài)分量，當生發(fā)單相接地故障時，接地電容電流的暫態(tài)分量可能較其穩(wěn)態(tài)值大很多倍。(4)在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，方向由母線流向線路，相位超前零序電壓90。(3)接地故障點殘余電流的大小等于補償度與電網(wǎng)接地電容電流的乘積，它滯后于零序電壓90?？偨Y(jié)以上分析中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時的結(jié)果，可以得出如下結(jié)論：(1)在發(fā)牛單相接地時，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓為電網(wǎng)的線電壓，全系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓，它的大小等于電網(wǎng)正常時的相電壓。(3)過補償它沒有發(fā)生上述過電壓的危險，因而得到了廣泛的應用，一般選擇過補償度值為P=(5—10)％。它的缺點在于系統(tǒng)運行方式改變時，例如某些線路因檢修或跳閘退出運行時，系統(tǒng)的電容電流會減少，以至有可能成為完全補償而出現(xiàn)危險的過電壓。根據(jù)對電容電流補償程度的不同，即補償度P的大小，可分為以下三種不同的補償方式：(1)全補償如果三相對地電容不相等或斷路器三相不同期合閘時，出現(xiàn)的零序電壓在串聯(lián)諧振回路中產(chǎn)生很大的電流，此電流在消弧線圈上會產(chǎn)生很大的壓降，使電源中性點的電壓大大升高，造成設備的絕緣損壞，因而不宜采用這種補償方式。(4)接地故障處的電流大小等于所有線路的接地電容電流的總和，并超自訂零序電壓90度。(2)在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，方向由母線流向線路，相位超前零序電壓90度。當系統(tǒng)為非金屬性接地時，設有過渡電阻尺，這時各線路零序電壓、電流的幅值大小受母的影響；故障線路與非故障線路的零序電壓和零序電流相位關系仍與無過渡電阻時相同。此時，三相的電容電流值分別是：故障線路III的基波零序電流為：．式(2—15)表明故障線路的零序電流大小等于所有非故障線路零序電流的相量和，方向由線路流向母線。同理，非故障線路II的基波零序電流為：如果電網(wǎng)中有更多線路，非故障線路的基波零序電流特一陀以此類推。因此，非故障線路I的基波零序電流為：式中：為線路I的基波零序電流：為中性點的零序電壓。圖22 A相接地的矢量圖由矢量圖2—2 可以得出：中性點電壓上UN升為相電壓(一EA)，A、B、C三相對地電壓為：故障相(A相)對地電壓為零：非故障相(B、C相)對地電壓比正常相電壓升高倍即電網(wǎng)線電壓；電網(wǎng)出現(xiàn)零序電壓：即等于電網(wǎng)正常工作時的相電壓；線電壓仍然保持對稱。特別是當發(fā)生單相金屬性接地故障時，該相對地電壓將降為零，中性點電位將升為相電壓，其它兩相電壓會升高到原來的倍，即為線電壓，電網(wǎng)中將出現(xiàn)零序電壓。圖21中性點不接地電網(wǎng)單相接地電容電流分布圖在正常運行情況下，各線路對地電容基本相同，中性點電壓為零。2．2．1中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障特征在電網(wǎng)中，電源的三相電動勢相等。可見，中性點經(jīng)高阻接地方式還不如中性點不接地方式方便。當接地電容電流超過限定值后，此種接地方式不。因此我們可以看出經(jīng)高電阻接地方式具有經(jīng)消弧線圈接地方式所沒有的優(yōu)點，由于接地電流中有較大的電阻分量，它對諧振有明顯的阻尼和加速衰減作用；同時能可靠的避免出現(xiàn)諧振條件，還可以有效的抑制電壓互感器鐵磁諧振，這對保證發(fā)電機的絕緣安全是非常重要的；另外這種方式可以快速的選出接地相，使保護動作、示警。2．1．3中性點經(jīng)高阻接地中性點經(jīng)高值電阻接地電網(wǎng)有以下優(yōu)點：基本上消除了產(chǎn)生間歇電弧過電壓的可能性，由于健全相過電壓降低，產(chǎn)生異地兩相接地的可能性也隨之減少；單相接地時電容充電的暫態(tài)過電流受到抑制；使故障線路的自動檢出較易實現(xiàn)；能抑制諧振過電壓。從實際運行經(jīng)驗和資料表明，當接地電流小于10A時，利用消弧線圈的電感電流補償配電網(wǎng)的電容電流，使接地點殘流減小，故障相接地電弧的恢復電壓上升一速度降低，以致電弧能夠自行熄滅，從而提高配電網(wǎng)的供電可靠性。我國電力行業(yè)標準規(guī)定：“對3kVlOkV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路當單相接地故障電容電流超過10A，3kV～10kV電纜線路當單相接地故障電容電流超過30A，又需在接地故障條件下運行時，應采用消弧線圈接地方式”。2．1．2中性點經(jīng)消弧線圈接地中性點經(jīng)消弧線圈接地通常稱為諧振接地，消弧線圈消弧的原理是：(1)消弧線圈的電感電流補償了電網(wǎng)的接地電容電流，使故障點的接地電流變?yōu)閿?shù)值顯著減小的殘余電流，所以殘流過流時電弧就容易熄滅。此外，由于電網(wǎng)存在電容和電感元件，在一定條件下，因倒閘操作或故障，容易引發(fā)線性諧振或鐵磁諧振，這時饋線較短的電網(wǎng)會激發(fā)高頻諧振，產(chǎn)生較高諧振過電壓，導致電壓互感器擊穿。中性點不接地方式的缺點是因其中性點是絕緣的，電網(wǎng)對地電容中儲存的能量沒有釋放通路。2．1．1中性點不接地中性點不接地方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，運行方便，不需任何附加設備，若是瞬時故障，一般能自動熄弧，非故障相電壓升高不大，不會破壞系統(tǒng)的對稱性，單相接地電流較小，單相接地不形成短路回路，運行中可允許單相接地故障存在一段時間，電力系統(tǒng)安全運行規(guī)程規(guī)定可繼續(xù)運行12個小時，從而獲得排除故障時間，若是由于雷擊引起的絕緣閃絡，則絕緣可能自行恢復，相對地提高了供電的可靠性。(3)lOkV、6kV電壓等級以及3kV電壓等級的電力系統(tǒng)常采用不接地方式。在我國，通常采用的方式有以下幾種：(1)1lOkV及以上電壓等級的電力系統(tǒng)采用直接接地方式。的比值大于1。與正序電抗X。(2)中性點非有效接地系統(tǒng)(system with non—effectivelv earthedneutral)：中性點不接地，或經(jīng)一高阻抗接地或諧振接地的系統(tǒng)。的比值小于或等于3，零序電阻RO與