載波信號在10 kV小電流接地故障檢測中的應用研究

摘 要：微機保護的大量采用給小電流接地故障的判斷提供了方便，但由于在使用中出現(xiàn)大量錯判和誤判，顯示其可靠性仍需進一步改進。而TY型小電流接地系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置則較好的解決了這一問題，該裝置判斷準確，方便線路故障查找。通過在馬澗變電所的應用實踐表明，該裝置發(fā)信可靠，選線準確率高，未發(fā)生錯判和誤判的情況，較好的解決了運行中發(fā)生的小電流接地故障時發(fā)信和選線問題。

關鍵詞：載波信號；小電流；接地故障；檢測；應用

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）29-0033-02

近年來，微機保護的大量采用給小電流接地故障的判斷提供了方便。但與此同時，由于在使用中出現(xiàn)大量錯判和誤判，使得微機保護小電流選線形同虛設，在實際使用中仍沿用傳統(tǒng)方法試拉10 kV出線來判斷。由山東濟南富吉電氣有限公司研制并生產(chǎn)的FC-Ⅱ-H型和FC-Ⅱ-A型（兩種型號可供選擇）小電流接地系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置較好的解決了這一問題。蘭溪市供電局于2001年在馬澗變電所安裝了該裝置后取得了較好的效果，文章介紹載波信號在檢測10 kV小電流接地故障中的原理及35 kV馬澗變電所安裝調(diào)試該裝置的方法。

1 基本原理

1.1 系統(tǒng)絕緣監(jiān)視和接地信息的提取方法

系統(tǒng)絕緣監(jiān)視和接地信息的提取方法是通過注入載波信號法來實現(xiàn)的，如圖1所示，通過測量接地電容器相電流和零序電流可以獲取所需要的信息。

1.2 接地故障點的檢測

接地故障點的檢測是采用經(jīng)接地電容器注入載波信號的方法來實現(xiàn)，圖2為經(jīng)電容器注入信號的接地選線、定位裝置的原理結線圖。系統(tǒng)正常時，接地電容器三相相電流大小相等，相位互差120°，零序電流為0；當系統(tǒng)發(fā)生接地時，接地電容器組出現(xiàn)正常相電流增大、接地相電流減小和零序電流從無到有（金屬接地時的變化分別為增大為正常相電流的1.73倍、降低為0和增長為正常相電流的3.0倍）的變化，依據(jù)這種接地信息裝置啟動JCZ斷開并使信號電流發(fā)生器發(fā)出接地檢測用的尋跡訊號，該訊號經(jīng)單相PT耦合升壓后，再通過接地電容器組的接地相電容器注入系統(tǒng)，爾后即可用接地訊號探測器沿線進行選線和定位。

1.3 接地檢測技術分析

在正常情況下，工作人員按動有自持功能的“投、切”按紐（AN）送上控制電源，將裝置投入運行。因為接地電容器組中無零序電流，所以零序電流繼電器不動作、常閉觸點閉合，單極真空接觸器合閘，實現(xiàn)了接地電容器組中性點直接接地，滿足了正常情況下接地電容器組的中性點必須直接接地要求。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地電容器組中出現(xiàn)零序電流，零序電流繼電器動作、常閉觸點斷開，單極真空接觸器因合閘線圈失電而分閘，在接地電容器組中性點與地之間串入了單相PT，從而為向系統(tǒng)注入載波信號做好準備。以上所述單極真空接觸器在由合閘轉(zhuǎn)換為分閘后，接地電容器組內(nèi)將因零序電流降低為0，電流繼電器常閉觸點閉合而使單極真空接觸器再次合閘，這時的單相PT又被短路而使接地檢測訊號電流回路中斷，這將形成單極真空接觸器的“分—合—分—合”跳躍。

為了解決這個問題，在單極真空接觸器的合閘回路里又串接了一個反映接地電容器中性點位移電壓的電壓繼電器U0常閉接點。當系統(tǒng)發(fā)生較長時間的單相接地故障時，單極真空接觸器分閘后雖然失去了零序電流，但在此時接地電容器組中性點卻出現(xiàn)了位移電壓，此時電壓繼電器的常閉接點斷開，使單極真空接觸器繼續(xù)保持在分閘狀態(tài)，從而避免了單極真空接觸器的“分—合—分—合”的跳躍，并實現(xiàn)了訊號電流閉合回路的穩(wěn)定，滿足了用外注載波信號電流方式進行接地檢測的要求，進而達到達到檢測小電流接地的目的。

1.4 電氣設備安裝位置的選擇

檢測接地故障點的接地電容器、單相PT及單極真空接觸器合閘一般有三種安裝位置。一是將上述設備安裝在10 kVPT柜內(nèi)，可以利用PT柜內(nèi)的空間。二是利用變電所內(nèi)電容器室比較寬暢，將設備安裝其中。三是在10 kV母線上增加一個設備間隔，將接地電容器、單相PT及單極真空接觸器等安裝其中。由于35 kV馬澗變電所10 kV開關室已沒有空余位置，因此我們采用將接地電容器、單相PT及單極真空接觸器等設備安裝在10 kVPT柜內(nèi)，利用10 kVPT柜內(nèi)空間進行安裝。

1.5 接地訊號探測器

接地訊號探測器分兩種，一種是固定選線探測器，另一種是移動定位探測器，35kV馬澗變電所由于未進行綜合自動改造，因而采用的是移動定位探測器。下面對兩種探測器分別進行介紹：

①固定選線探測器的選線探測器由信號探頭和信號處理顯示兩個單元組成，（適用于FC-Ⅱ-A型以實現(xiàn)自動選線）探頭安裝在與回路出線柜內(nèi)（視方便選擇上下前后均可）。當系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地后，故障線路便有信號通過，與之對應的探測器便會在兩秒鐘之內(nèi)將地址碼送到主機。

②移動定位探測器由人工操作，既可用于接地選線，又可用于故障定位。探測器表面有兩排指示燈，一排為選線報警，一排為定位報警。用于選線時將有紅色箭頭的一端對準回路出線的接地相（相別主機有顯示），距離小于50 cm，遇到接地回路則選線報警指示燈幾乎全亮，定位報警指示燈亮否不作為選線判據(jù)；對著非接地線路時，選線報警指示燈不亮或只有一兩只亮。當選出故障回路后可持探測器沿線路任一側(cè)距線路水平距離8 m，探頭表面向上，箭頭指向前進方向進行巡檢。在故障點與電站之間的線路定位指示燈都亮，過故障點10 m指示燈熄滅。

2 主機的安裝調(diào)試

考慮到馬澗變未進行綜合自動化改造，以及今后的運行巡視監(jiān)控方便，因此選擇了FC-Ⅱ-H型主機，并將主機安裝在控制室10 kV開關控制屏上。

2.1 裝置系統(tǒng)接線圖

圖3為裝置的系統(tǒng)接線圖，其中：CT組用以對一次電壓采樣；單相PT型號為JDZJ-10，用以對系統(tǒng)位移電壓采樣并在出現(xiàn)單相接地時將檢測信號耦合到一次系統(tǒng)； KO為繼電器中心觸點、KH為常閉點、KF為常開點，分別對應高壓真空接觸器常閉、常開觸點。P1、P2接外部報警器，一旦線路出現(xiàn)故障主機就會發(fā)出報警信號。

2.2 系統(tǒng)調(diào)試

接線完畢后，開啟主機前面板的電源開關，此時電源指示燈應亮；主機電源開啟后一秒鐘左右真空接觸器吸合；觀察主機前面板的電壓表，顯示應為一次系統(tǒng)的相電壓值；用萬用表交流電壓檔測量端子a-x、da-dx端指示應為零；按下開關試驗按鈕對高壓真空接觸器進行試動作檢測；主機投入后按下發(fā)訊試驗按鈕可進行簡易模擬發(fā)訊試驗。

3 結 論

在馬澗變電所2001年安裝投運了該設備以后，與其它變電所進行了對比（指安裝出線零序CT監(jiān)測小電流接地裝置）。例如與馬澗變電所有相似供電環(huán)境的梅江變電所相比，采用安裝出線零序CT監(jiān)測小電流接地裝置在使用中發(fā)信結果都不對；而安裝了FC-Ⅱ-H型小電流接地系統(tǒng)單相接地選線與定位裝置較好的解決了這一問題，從每年單相接地故障的統(tǒng)計中該裝置發(fā)信可靠，選線準確率高，未發(fā)生錯判和誤判的情況，較好的解決了運行中發(fā)生的小電流接地故障時發(fā)信和選線問題。因此，該裝置安裝、調(diào)試和使用實踐證明其在10 kV小電流接地故障檢測中有很好的適用性。

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