小电流接地选线装置在电厂高压厂用电系统中的应用

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小电流接地选线装置在电厂高压厂用电系统中的应用

高宇龙

(中电投电力工程有限公司山东海阳

265100)

摘要：分析小电流接地选线装置的工作原理，介绍MLN98型小电流系统接地选线装置的硬件、软件框图及在电厂高压厂用电系

统中的使用效果。

主题词：小电流接地系统故障选线高压厂用电效果中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1672-3791(2008)01(c)-0050-03

1引言

某火电厂高压厂用电采用6KV中性点不接地系统，又称为小电流系统。当发生单相接地时，由于中性点不接地，不会构成零序电流回路，接地电流主要为电容电流，系统可以继续运行。但此时接地相电压降低为零，另两相电压升高为线电压，而且接地点的间歇性电弧可能在系统中引起过电压，使非故障相的绝缘薄弱地点发生第二个接地点，造成两相接地短路事故，所以在厂用电系统发生单相接地时应及时进行查找。

在电厂6KV厂用电发生单相接地后，运行人员要依次停下各出线开关，以瞬停接地点来寻找故障回路。由于高压厂用电负荷较多，都是和机组运行密切相关的重要设备，在瞬停各负荷开关前要降低机组出力，调整燃烧。这样操作麻烦，寻找时间长，既影响了企业的经济效益，又给运行安全、设备安全和供电可靠性造成了很大影响，而且由于不能及时寻找到故障回路，很有可能酿成事故。安装电厂高压厂用电系统小电流接地选线装置，就可以很方便地判别接地故障回路。

(4)反应接地时5次谐波分量；

(5)反应接地故障电流暂态分量首半波。

3小电流接地选线装置工作原理

3.1

反应工频电容电流大小的接地选线装置早期的小电流接地选线装置，一般采用“绝对整定值”的原理，如ZD—2型、XDJ—2型。当系统发生单相接地时，通过选检仪把各个支路的零序电流逐个引进装置内部，和整定值进行大小比较。

在某一支路发生单相接地故障时，流过非故障回路的电容电流Ic1：

Ic1=3ωC1Ux

式中，C1——非故障相一相的对地电容值；

Ux——系统相电压；ω——角频率。

装置的动作电流为：Idz=KIc1

式中，Ic1——在发生外部接地故障时，流过本回路的电容电流；K——可靠系数,取1.5～2。

这种装置的优点是接线比较简单，由于实际运行中系统方式多变，接地电流小，当系统变更时，整定值必须进行修改，运行方式的变化也影响选线的准确性，而且必须考虑到因负荷不平衡而引起的不平衡电流，发生误选、漏选的几率较高。另外当中性点采用经消弧线圈接地方式时，由于消弧线圈的补偿作用，流过接地故障点的残余电流很小，这种装置就起不到保护作用。所以目前生产现场已不大采用此类选线装置。

2小电流接地系统单相接地故障的特点

故障相电压为零，未故障相对地电压升高到相电压的31/2倍，即等于线电压；各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统仍然保持平衡；各相对地电压发生变化，电压最高相的下一相为接地相。

非故障线路3倍I0的大小等于线路的接地电容电流，其电容性的无功功率由母线指向线路；故障线路3倍I0的大小等于所有非故障线路的3倍I0之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和，其故障线路电容性的无功功率由线路指向母线。

非故障线路的零序电流超前零序电压90°;故障线路的零序电流滞后零序电压90°，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°。

电网除了基波零序电压、电流外，还存在谐波电压、电流，其中以3、5次谐波的分量较大，谐波电流的分布规律与基波零序电流的分布规律具有同样的特点。

基于以上小电流接地系统发生单相接地时具有的特点，目前，在电力系统的小电流接地选线装置的设计判据主要有以下几种：

(1)反应工频电容电流的大小；(2)反应工频电容电流的方向；(3)反应零序电流的有功分量；

图1中性点经消弧线圈并投入电阻R接地时电流分布和相量图

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3.2反应工频电容电流方向的接地选线装置

在发生单相接地故障时，非故障线路的电容电流领先于零序电压90°，故障线路的总电容电流滞后于零序电压90°，根据这一原则，可以利用零序方向元件来区分出接地故障线路，采用这种原理的有ZD—4型、ZD—6型、XDJ—6型等。这类装置采用逐条检测零序电流功率方向来寻找接地线路，当有短线路时，由于该线路的零序电流小，功率方向在受干扰的情况下，实际上也不是很准确的，因此也存在误判、多选和漏选的可能性。在山西铝厂等单位的使用过程中这一点得到验证。3.3反应零序电流的有功分量的接地选线装置

在装有消弧线圈的接地系统中发生单相接地故障时，故障点的残余电流IK较小。为实现有选择性的接地保护，可采用在中性点侧接入电阻的方式。在接入电阻R时，接地电流中将出现一个有功分量I0R，I0R与零序电压U0同相，因此可利用反应有功分量的零序方向元件来判别故障线路。接入电阻R时的电流分布及相量图见图1。

电阻投入的方式为：在发生单相接地故障时，反应3U0的电压继电器动作，经一定时间后，将电阻R回路的断路器接入，接地电流中即出现了有功分量，此时反应有功分量的零序方向继电器动作，发出信号并将动作的状态固定下来。再经过一段时间后将R回路断开。

3.4反应接地时5次谐波分量的接地选线装置

在接地电容电流中出基波分量外，还包含有各种高次谐波分量，其中5次谐波分量的幅值较大。当发生单相接地故障时，在5次谐波零序电压U05的作用下，5次谐波零序电流I05即构成了通路。在空负荷时，5次谐波零序电流3I05为：

3I05=pUxL100/70

式中，p——5次谐波电压占基波电压的百分比；

Ux——系统的相电压；L——负荷线路的长度；3I05——5次谐波零序电流。

在发生单相接地故障时，非故障相的5次谐波零序电容电流由母线流向线路，而在故障线路中则是由线路流向母线，即非故障线路的I05比5次谐波零序电压U05超前90°;故障线路的电流I05则比零序电压U05滞后90°。如果利用I05和U05

来构成零序方向元件，并使I05

滞后U0590°时方向元件具有最大灵敏系数，即可实现有选择性的接地保护装置。对于结构比较简单的系统，也可以利用5次谐波电流值的差别，来实现反应5次谐波电流值的接地选线保护。采用这种原理的选线装置有ZD5型等。

3.5反应接地故障电流暂态分量首半波的接地选线装置

发生单相接地故障的瞬间，暂态过程具有以下特点：

(1)在故障瞬间，接地电容电流将出现一个幅值很高的暂态分量，暂态零序电流首半波的最大值比流过同一点电容电流的

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稳态值大几倍到几十倍。

(2)母线段数：4段；

(2)对同一系统，无论中性点不接地还(3)出线数：每段母线并联运行出线数是经消弧线圈接地，其最初暂态过程完全不限，可以任意组合；

一样。

(4)接地方式：适用于中性点不接地、(3)设定从母线流向线路为零序电流正消弧线圈接地或电阻接地系统；

方向，零序电压规定线路对地电压为正方(5)报警输出触点容量：AC250V2A；向，则在辐射网络中，非故障线路靠近母DC30V2A；

线端所流过的暂态零序电流首半波与暂态(6)运动输出触点容量：AC250V2A；零序电压首半波方向相同。对于故障线DC30V2A；

路，靠近母线端暂态零序电流首半波与暂(7)跳闸输出触点容量：AC250V2A；态零序电压首半波方向相反。

DC220V5A；

上述暂态分量首半波的特点即可构成(8)额定工作电压：220V±10%；接地保护。采用这一原理的有DZ—3C型(9)额定工作频率：50Hz；

小电流接地信号装置等。

(10)环境温度：－10℃～＋50℃；(11)相对湿度：＜90%。

4MLN98型微机小电流接地选线装置

4.3MLN98型微机小电流接地选线装置工现在随着微机在自动装置中的广泛应

作原理用，微机小电流接地选线装置已逐渐替代

MLN98型微机小电流接地选线装置采以前的集成电路装置成为现在的主流。经

用“相对相位”原理，根据小电流接地系过认真的比较筛选，某电厂采用了浪拜迪

统发生单相接地时，零序电流和电压的电气公司的MLN98型微机小电流接地选“相对相位”原理，辅之以可靠的选线方

线装置。

案，选线准确，带方向，可区分负荷和母4.1MLN98型微机小电流接地选线装置的

线接地，从而避免了因运行方式多变、接特点

地电流小而引起的误判。(1)采用“相对原理”，利用“双重判据”

装置的组成如图2所示：和“五种选线方案”的最优组合作为判断

电源：电源输出+5V，+12V，-12V依据；

直流电源，供主机板使用。(2)适用于有/无消弧线圈系统或电阻

电压监视：为直流电源工况监视指示接地系统；

及各功能指示。(3)适用于架空线/电缆线系统；

工频同步锁相电路：计算机采集交流(4)可配置远动接口，为调度综合自动

信号，需要将一个周波分成N点。当系统化提供条件；

频率发生变化时，采样值将出现误差，特(5)可配置跳闸出口，从而实现接地线

别是对带有消弧线圈的系统，采用5次谐路自动跳闸；

波选线时，误差可能导致误判。采用同步(6)对于系统，不受运行方式的影

锁相电路后，系统频率变化，采样间隔也响，以及长短路、接地电阻的影响；

随着变化，一个周波能严格分成N点，保(7)可在线监测三条及以上出线的小电

证了采样精度。流系统，具有自动校对现场零序信号

取自现场的零序电压、零序电流信极性的功能。

号，经通道隔离变换板变换成弱电信号，4.2MLN98型微机小电流接地选线装置技

送入数据采集板，将模拟量信号转换成数术参数

字量信号，供计算机采用。(1)电压等级：最多两种电压等级；

当小电流系统发生单相接地时，故障图2MLN98型微机小电流接地选线装置组件

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线路的零序电流为其他非故障线路零序电流

之和。原则上它是这组采样值中最大的，但由于CT误差，采样误差，信号干扰以及线路长短差别，有可能在排序时排到第二、第三个，一般不会超出前三个，这一步为初选，所采用的原理也是相对值概念。第二步，在前三个信号里，采用相对值概念，即利用电流之间的方向或电流和电压之间的相位超前与滞后关系，进一步确定是前三个中的哪一个线路发生故障还是母线故障。

装置原理框图如图3所示：

4.4MLN98型微机小电流接地选线装置使用效果

MLN98型微机小电流系统接地选线装置由于采用微机元件作为处理单元，具有故障响应时间快、人机界面友好、调试简单的特点。在电厂实际使用中，无论是人为短路接地实验，还是现场实际接地故障，都能快速、准确的显示出故障支路，对6KV厂用电系统很好的起到了保护作用。

该装置使用中具有以下优点：

(1)使用后大大方便了值班电工，减轻电厂电气值班员的工作量，减少了故障查找时间，提高了工作效率；

(2)不用整定，调试简单，维护量小，自动选择显示故障线路；

(3)选线方案先进，选线准确，带方向，可以区分线路和母线接地；

(4)记录接地初始时刻及累计时间，抗干扰功能强，数据采集精度高；

(5)装置不受系统运行方式、线路长、短，接地电阻的影响；

(6)具有判断瞬间接地故障，可配置接地跳闸系统，实现自动跳闸。

图3微机选线装置原理框图

[6]李润先,等.中压电网系统接地实用技术

[Ｍ].北京：中国电力出版社,2002.

参考文献

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[5]郝玉山,杨以涵,任元恒,等.小电流接地微

机选线的群体比幅比相原理[J].电力情报,1994(2)：15-19.

(上接49页)

的诊断座进行对接，打开点火开关，按专用故障诊断仪器的使用方法按步骤即可读取发动机电控系统的故障代码。

将读出的故障代码，通过查询维修资料手册，可知故障代码含义，再按故障代码指示的故障部位进行维修，可排除故障。

(3)故障代码的清除

故障排除后，应清除ECM中的故障代码，故障代码可用专用诊断仪清除，也可将熔断器合的ECM熔断丝拔下或拆下蓄电池负极搭铁线10s以上后清除。(在拆除蓄电池负极搭铁线时，时钟、音响等电器设备所存储的信息会丢失，应特别注意。)

4电控高压共轨柴油喷射系统的使用与维护

4.1柴油标号及使用注意事项

(1)电控高压共轨柴油机应使用规定型号的高清洁度的轻柴油。

(2)在维修柴油机需要拆卸时，必须保持维修人员手及工具的清洁，防止柴路受到污染。

(3)在燃路中柴油被抽空或更换柴油供给系统的配件后，应将路系统中的空气排除后才能启动，以保证启动顺利。4.2电控柴油机的日常维护

(1)由于喷射系统对柴油的清洁度与含水量要求很高，应定期排除油水分离器中的积水，并根据使用里程更换柴油滤清器和油水分离器。

(2)在维护电器零部件时，如拔、插电

器线束与传感器、执行器连接部分，应先关掉启动开关电源或拆下蓄电池负极搭铁线后才可进行。

(3)应经常清洁电气线束和零部件表面的油污和灰尘，保持线束、传感器和执行器连接部位干燥、清洁。

(4)电控柴油机外表面切忌用水冲洗，防止电线接头、电气部件进水，影响发动机正常工作。

(5)蓄电池电压应保持在22V～26V之间。(6)在断开蓄电池总开关之前，应在关闭点火开关10s之后进行，因为ECM在点火开头断开后，需要一定时间存储发动机的运行参数。

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