适应配电自动化的馈线接地保护研究
何佳晗
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何佳晗,. 适应配电自动化的馈线接地保护研究[J]. 国际科技论坛,2022.7. DOI:10.12721/ccn.2022.157154.
摘要: 当前,在适应配电自动化的馈线接地保护研究过程中还存在不少问题,为此,我们要更加重视适应配电自动化的馈线接地保护的要点和具体的技术方法,提高保护效果。
关键词: ​配电自动化;馈线接地保护;措施研究
DOI:10.12721/ccn.2022.157154
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1配电自动化概述

在城市化、新农村的改革与发展过程中,城乡配电网的改造建设已经成为重点,配电自动化技术在配电网改造中发挥着重要的作用,因此电力相关部门对配电自动化的安全性非常重视。利用配电网接地保护方式可以有效弥补传统配电方式中的各种不足,在提高安全性的同时,还能够创造出更高的使用价值,进而实现高精度选线,为电力配电自动化技术发展奠定安全基础。下面将从配电自动化概念、馈电接地保护原理、特点、实现等方面展开介绍。

配电自动化技术是借助通信、电子、计算机、网络等各项先进技术的优势相结合,实现对电网数据信息自动采集、分析、处理等功效,可对配电网运行全过程进行实时监控、管理、检测等工作,提高配电网运行效率的同时,还能有效控制供电价格、质量、速度等,为配电网运行提高安全性、为满足人们用电需求提供保障、为电力企业发展节约成本提高经济效益。目前配电自动化技术已被广泛应用,美国、日本、法国等多个发达国家已经进入使用中,我国针对配电自动化技术也给予高度重视,并经过不断研究与试验取得较高成果,将其应用在实际配电网改造过程中。

2 配电自动化基本原理分析

2.1 馈线接地保护基本原理

假设在配电网络中,存在"个回出路,其系统参数对称且三相负荷对称。若馈线K在A相中发生单相接地故障,出现负序电流。而此时,该负序电流将会由故障点流向非故障点线路与电源线路。在故障点处,负序电流的大小为流向电源与流向非故障线路的负序电流代数和,因此,故障点处负序电流比非故障处负序电流更大,且该负序电流方向相反于流向非故障处和电源处负序电流方向。本文所述的馈线接地保护原理便是利用负序电流分流效应所产生的梯度差,使故障处和非故障处负序电流大小存在差异,从而达到判别故障线路的目的。

2.2 负序电流方向对馈线接地的保护作用

在线路出现故障时,该线路故障点往往出现负序电流,并流向非故障处与电源处。故障处线路负序电流方向基本相反于流向非故障电路和电源处的电流方向,同时在接地故障过渡阻抗作用下,故障处负序电压在回路中形成负序电流,因此故障线路中负序电流的相位和故障电压处的相位是一致的,这也就意味着可利用负序电流方向实现接地保护。

3 电气自动化中的常见电气接地系统

3.1TN-S系统

在电气接地的众多系统中,TN-S是比较常见的一类系统,其主要通过相加三相四线和PE来达到接地目的,其在现代建筑物中的电气系统中已经得到了广泛应用。TN-S系统的主要特点是接地线PE与中性线N进行接地,剩下的两根线则无法连接到其他电气,所以PE线不带电,而中性线是带电的。另外,该种类型的接地系统具有比较可靠、安全的基准电位,只需要采用同TN-C-S一致的技术措施即可起到接地系统应有的作用。

3.2TN-C-S系统

从整体上来看,TN-C-S系统可以划分成TN-C和TN-S两大接地系统,并且这两种类型的接地系统交界面的位置处于PE线和N线的交接处。TN-S系统的主要特点为:在输入线进入到住户之前,要将接地线和中性线进行接地,此时不可再将其与其他电气设备进行相互联接,所以在该接地系统中,大多数的中性线均不带电,可以提升电气设备运行的安全性,避免引发触电安全事故。另外,还需要充分注意合理引出接地线,选择合理的接地电阻,以便确保电气设备可以达到规定值的基准位。目前,TN-C-S系统已经在我国众多智能建筑中得到了逐步推广和应用,并且随着我国智能建筑的进一步发展,该种接地方式势必会得到更为广泛的应用。总之,电子自动化系统的接地保护看似非常简单,却和人们的生命财产安全有重大联系,所以必须要引起相关人员足够的重视。而我们在学习电气自动化方面知识的时候,也要充分了解和掌握电气安全技术规范方面的内容,以全面防范有关的安全事故,确保电气自动化系统运行的安全性。

4 与配电自动化相适应的馈线接地保护优势与实现方法

4.1负序电流式馈线接地保护的优点

1)避免了弧光接地产生的影响

电弧光是导体之间相互触碰之后产生局部电流引起短路。在电弧光燃烧与熄灭的不断循环过程中,因系统本身的阻抗特别大,导致系统内部产生的能量无法得到及时释放,产生高的位移电压引起零序故障选线不能正常进行正确选线,引起故障性短路起火。小电流的接地系统中大部分的接地故障是在弧光接地方式所引起的,电线穿管时候带电导体外皮相互摩擦引起电弧起火。负序电流分流之后,使得系统的负序阻抗比较小,通过缩短回路时间,能够自电弧光重燃与熄灭的过程中减小对故障选线的影响。

2)其抗过渡电阻的能力强

在理论上负序电流馈电接地的保护可以有效地对十几千欧的高阻抗接地故障进行检测,并且能够极好地进行故障时的选线。

3)中性点馈线接地方式提高保护精度

为了能够在一定程度上提升馈线接地保护选线精度,对于电容的电流值相对小的配电网络,应当在接地保护中采用高阻抗的方式;对于电容的电流值相对大的配电网络,应当在接地保护中采用消弧线圈进行电阻的并联方式。负序电流的接地保护可以适用于各种各样的中性点接地保护方式的配电网络。系统的零序阻由中性点接地方式决定,抗负序电流的大小受系统的零序阻抗影响,从而中性点的接地方式将也会制约着负序电流的大小。如果负序电流越大,其测量的精度也就会越高,其所对应的保护精度也会随之越高。

接地故障所产生的负序电流的变化量比线路上原来的最大负序电流占有量少二分之一以上。因此,就算是针对于补偿电网,在其中使用负序式的电流故障选线方法仍能具有足够高的选线精度。

4.2 具体实现馈线接地保护的方法

配电自动化过程中,要实现馈线接地保护,最主要的是控制负序电流产生对电源和主要干线产生破坏性影响。

1)使用零序电压方法进行启动

配电自动化进行中,配电网络所有的低压单相式冲击负荷、不对称的故障都可以导致负序电流的产生。为了对此加以区别,建议使用另外加零序电压启动的方式来进行判断,而且需要另加零序电压作为协助判断,如果当零序电压小于整、定值时要进行配电网继电器的复位动作。

2)采用电流变化量进行保护

在配电自动化进行运行时,不对称电流与不对称负荷将会导致负序电流的产生,为了减弱它们所引起的影响,在对馈线接地保护的实现时,要利用负序电流的故障分量,旨在减小分流差而控制线路稳定性。

3)运用负序电流与零序电流比较式的接地保护做为辅助判断依旧

在实际运行保护判断时,负荷影响着负序电流,并且零序电流的转换精度大于负序电流,为了在极大程度上降低对负序电流式接地保护的误判断,在其中可利用负序电流与零序电流相比较的方式来作为辅助判断依据,同时时刻监测电流大小。

4)对外部的接线与硬软件做相关改进

外部接线的改进可以提高配电系统的实际运作效率,在实际的配电系统中,一般来说其出线负载不是很大;为了能够很好地提高测量精确以便更好地对故障进行判断,最好在仪器内部采用更加精确的测量软件,将硬件设备换成更准确的16位的A/D转换器以及DSP浮点数运算器。

结语

综上所述,对于适应配电自动化的馈线接地保护来说,一定要深入研究适应配电自动化的馈线接地保护的方法和保护的技术,提高保护的整体的质量和效果。

参考文献:

[1]张志强.鄂尔多斯配电网馈线自动化智能故障定位技术研究[J].华北电力大学:华北电力大学(北京)2020.

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