摘要：我国中压配网多采用中性点非有效接地，发生单相接地故障时，故障电流小，尤其是经消弧线圈接地时，因消弧线圈补偿作用，故障残余电流非常小，给故障选线和特征识别造成了很大困难。脉冲电流选线技术是解决非有效接地配电网故障选线难题较为有效的方法,但目前还在深入的探索过程中。本文便基于此分析脉冲电流选线技术对故障电弧的影响，阐述DSP在小电流脉冲选线应用。
关键词：故障选线;脉冲电流选线;消弧线圈;中性点非有效接地系统
1.单相接地保护选线的重要性
在变电站(所)、开关站和发电厂中,66千伏、35千伏、10千伏、6千伏和3千伏配电线路，是电力系统的主要组成部分。在这些电压等级的系统中，变压器和发电机的中性点都采取了不接地或经过消弧线圈、电阻接地的方式进行输配电。并且在同一电压等级的母线上又有多亲输出或辅入配电线路相连接，大部分采用铝(或铜)排架空引出或高压电力电缆线引出：线路数量一般有五六条、十几条或二三十亲不等每一条配电线路又有很多分支，按辐射状架设，再与各配电变压器连接，由配电变压器降成"低压〃后供给广大的用户使用在这类配电线路中，经常会发生相间短路、过电流(过负荷)和单相接地等故障现象。其中单相接地的发生率最为频繁，占系统总故障率的70%以上；短路故障也多为单相接地后成多相接地而形成的“单相接地”是指配电线路上的A、B、C三相中，任意一相导线发生断线落地或接触树木、建筑物或电线杄、塔倒地与大地之间形成导电回路：以及大气雷电或其它原因形成过电压，致使配电设备的绝缘材料遭到破坏后，对地绝缘电阻明显过低等现象。
2.脉冲电流选线技术原理
脉冲电流选线技术的基本原理是:在消弧线圈两端并联脉冲电流控制器，用以短时改变接地方式，使故障线路产生较大的短路电流脉冲，而非故障线路产生的脉冲电流很小，通过比较各条馈线脉冲电流大小即可实现单相接地故障线路的识别，其原理如图 1 所示。
图3 MXJD单相接地故障管理系统应用原理图
脉冲电流控制器实质上是并联于消弧线圈两端的晶闸管，由于晶闸管的耐压水平不高，把晶闸管串联于降压变压器低压侧，如图 2 (a) 所示。这种结构需在变压器中性点增加一台单相降压变压器，造价较高，实际应用较为困难。随着电力电子技术的发展，目前已有耐高压晶闸管可供使用，但比较昂贵。普通晶闸管可以通过串联使用来提高其耐压水平，已有相关文献在此方面做了研究，并通过实验验证了其可行性。所以，脉冲电流控制器可改进为多个晶闸管与一限流电阻串联的形式，如图 2(b)所示。串联限流电阻的目的是限制短路电流的大小和减小脉冲电流的脉冲宽度。
该选线方案的关键在于对晶闸管触发角的控制。电压正半波时可触发晶闸管开通，电流过零时晶闸管自行关断，不同的触发角可得到不同大小的脉冲电流。有关文献中提到脉冲电流控制的基本原则是:产生易于检测但又不会对系统产生不利影响的脉冲电流。然而，文献中未对该选线方案给系统带来的影响进行分析讨论。
3.MXJD单相接地故障管理系统
在中性点不直接接地系统中，单相接地故障管理系统通过接地变压器引出一个中性点该中性点与高压可控硅串联后与地相连。当系统某一支路发生单相接地故障时，主控制器检测到接地信号后迅速触发可控硅导通，故障支路流过一个大小可控的脉冲电流，故障支路零序CT检测到该脉冲电流后，通过采集单元发送给主控制器，主控制器判断故障支路、故障类型及故障时间等。根据单相接地故障的性质，接地故障管理系统采用不同的工作方式，消弧线圈和真空接触器互相配合，互相保护，使系统供电的可靠性和安全性大大提高。当系统发生单相接地故障时，接地故障管理系统完成选线后迅速启动故障相真空接触器，真空接触器转移流过故障点的高频接地电容电流，消除系统弧光过电压，然后调谐消弧线圈，打开故障相的真空接触器。在真空接触器打开过程中，消弧线圈补偿系统接地电容电流，避兔系统接地电容电流再次流过故障点，防止故障支路特别是电缆支路由单相接地故障发展为相间短路事故，同时能有效防止真空接触器打开时产生操作过电压。如果故障点绝缘恢复，系统恢复正常运行，接地故障管理系统退出消弧线圈；如果故障点绝缘没有恢复，接地故障管理系统再次迅速启动故障相真空接触器转移故障点电流，然后退出消弧线圈，保证系统2小时供电。同时全电压监测装置把电力系统在故障状态以及遭受雷电、操作等冲击时的电压波形完整的进行录波、处理、分析，供用户进一步分析电力系统的工作状态。其原理如图3所示：
结语
实践表明，MXJD单相接地故障管理系统有良好的应用效果，其能够满足无人值班变电所的要求，一旦系统电压低于测控装置整定的低电压值，便能够通过测控装置的显示屏显示出电压故障、三相电压值并及时提供报警信号。
参考文献
[1]姜博，董新洲，施慎行．配电网单相接地故障选线典型方法实验研究［J］．电力自动化设备，2015，35(11): 67-74．
[2]刘谋海，王媛媛，曾祥君，等．基于暂态相电流特征分析的故障选线新方法［J］．电力系统及其自动化学报，2017，29(1):30-36．
论文作者:董志标
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/2
标签：故障论文; 电流论文; 脉冲论文; 单相论文; 接触器论文; 晶闸管论文; 弧线论文; 《电力设备》2019年第15期论文;