反应输电线路两点接地短路电流保护动作情况分析

反应输电线路两点接地短路电流保护动作情况分析

摘要:在35 kV及以下的单侧电源辐射形长线路中,往往采用三段式电流保护。在小电流电网中,当发生单相接地故障,可以继续运行1～2 h,因此发生两点接地时,保护动作只需要切除一个接地点。文章分析了小接地电流电网中两点接地短路故障电流保护的动作情况。

关键词:三段式电流保护;两点接地短路;小接地电流

当电力系统中发生短路故障时,其重要特征之一,是短路故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将大大增加至超过负荷电流的短路电流。利用短路时电流增大的特点构成的保护叫电流保护。电流保护是一种最简单,投资最小的保护,并且在一般情况下能可靠、快速切除故障,因此在35kv及以下的单侧电源辐射形电网中得到广泛应用。但电流保护受系统运行方式和电力系统中性点的运行方式的影响,文章主要分析了小接地电流电网中两点接地短路故障电流保护的动作情况。

1三段式电流保护

为了有选择性地切除故障,电流保护按时间阶梯原理构成:电流速断保护(Ⅰ段电流保护),带时限电流速断保护(Ⅱ段电流保护)及过电流保护(Ⅲ段电流保护)三段式电流保护构成。第一段:反映电流增大而瞬时动作的电流速断保护的瞬时段;第二段:反映电流增大而有时限动作的带时限电流速断保护的限时段;第三段:按时间阶梯性原则整定的后备保护-过电流保护段。三段式电流保护在35 kV及以下的单侧电源辐射电网线路上反映相间短路的保护往往采用三段式电流保护,Ⅰ段电流保护和Ⅱ段电流保护构成主保护, Ⅲ段电流保护作为后备保护。在某些情况下,保护仅有其中的一段或两段构成,在单侧电源的终端单回线路上,通常仅需装设电流速断保护和过电流保护。

2反应相间短路电流保护的接线方式

电流保护的接线方式是指保护中电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接方式。对于反应线路相间短路的电流保护,主要有三相三继电器的完全星形接线方式和两相两继电器的不完成星形接线方式。

①三相三继电器完全星形接线。将三只电流互感器二次绕组与三个电流继电器按相连接在一起,互感器和电流继电器均接成星形,每一电流继电器流过相应电流互感器二次侧电流,三个继电器的触点并联连接,构成“或”门电路,如图1所示。每相上均装有电流继电器,所以能反应各种相间短路(包括两点接地形成的相间短路)和中性点直接接地的单相接地短路。

②两相两继电器不完全星形接线。两相两继电器不完全星形接线与完全星形

接线相比,就是某一相上不装设电流互感器和电流继电器,一般是B相不装设,两只电流继电器的触点采用并联连接,如图2所示。这种接线方式较为简单、经济,在中性点直接接地和中性点非直接接地电网中,广泛作为相间短路的保护接线。但不能作为没有装设互感器和电流继电器哪一相的单相短路。

3中性点不接地系统的两点接地短路

在中性点不接地的小接地电流电网中,当发生单相接地故障时,只有很小的接地电容电流,而且三相的相间电压,线电流仍然保持对称,对负荷没有影响,允许带一个接地点继续运行1~2 h。但当发生单相接地故障时,非故障相对地电压升高为正常电压的倍,对线路及设备的绝缘构成一种威胁,这时采用绝缘监察装置动作发信号。在小接地电流电网中,在不同线路不同相别的两点同时发生接地,将形成两点接地短路。在不同线路两点发生接地短路分为并联线路和串联线路两种情况:在并联接线电网中,如图3所示,1L线路的A相和2L线路的C相接地,形成两点接地短路(其它不同相别两点接地不再重复),短路电流流过1L线路的A相和2L 线路的C相;在串联接线电网中,如图4所示,1L线路的C相和2L线路的B相接地,形成两点接地短路,短路电流流过1L线路的C相和2L线路的B相。

在两点接地短路时,为了提高供电的可靠性,只需要切除一个接地点。当采用三相三继电器完全星形接线时,如果两线路电流保护的动作时间相等,两条线路将同时被切除,这与只切除一个接地点的要求不相符,三相三继电器完全星形接线不适用于小接地电流电网。

4两相两继电器接线反映两点接地短路动作情况

分析

在小接地电流电网中,发生两点接地短路,为了保证可靠切除一个接地点,电流保护一般采用两相两继电器的接线方式。在并联接线的电网中,电流互感器可以装设在两条线路同名的两相上和不同名的两相上,下面分别就电流互感器两种装设的不同方式讨论电流保护的动作情况:

①电流互感器和保护装置装在同名相。各线路的电流互感器和相应的保护装置都装在同名相A、C相上,如图3所示。对于发生不同线路的两点接地短路,可以有六种不同的组合,对这六种不同组合的两点接地故障,电流保护的动作情况如表1所示。

采用两相两继电器不完全星形接线,保护装置装在同名相上,有2/3的机会切除一条线路,有1/3的机会同时切除两条线路。

②电流互感器和保护装置装在非同名相。各线路的电流互感器和相应的保护装置都装在非同名相上,如线路1L装在A、C相上,线路2L装在B、C上。对于六种不同组合的两点接地短路,电流保护动作情况如表2所示。

采用两相两继电器不完全星形接线,保护装置装在同名相上,有1/3的机会切除一条线路,有1/2的机会同时切除两条线路,1/6的机会两套电流保护不动作。

在串联接线的电网中,当发生两点接地短路时,按照保护动作选择性的要求,希望只切除距离电源侧较远的线路,缩小停电范围。采用两相两继电器的不完全星形接线,且保护装在同名相时,如图4所示。电流保护动作情况与并联接线一样,同时由于线路1L的动作时间比线路2L的动作时间长,有2/3的机会切除后一条线路,有1/3的机会无选择性切除前一条线路,扩大停电范围。如采用三相三继电器完全星形接线,保护的动作值和时间按要求配合整定,能保证100%切除后一条线路。

中性点不接地的小接地电流电网,在并联接线线路,采用两相两继电器电流保护接线,保护装置装设在同名相上,能保证2/3的机会切除一条线路,1/3的机会同时切除两条线路。保护装置装在非同名相上1/3的机会切除一条线路,1/2的机会同时切除两条线路,1/6的机会两套电流保护不动作。一般在中性点不接地的并联接线电网中,采用两相两继电器不完全星形接线,且保护装置装设于同名相。

5结语

中性点不接地电网中,不同线路不同相别两点接地短路发生在并联接线比串联接线的线路上概率大得多,当采用两相两继电器不完全星形接线,且电流保护装置装设在同名相上可保证2/3的机会切除一条线路,提高供电的可靠性。同时两相两继电器不完全星形接线方式较为简单、经济。中性点非直接接地的并联电网中的相间短路保护一般采用装设在同名相上两相两继电器不完全星形接线。

参考文献:

[1] DLT5163-2002,水电工程三相交流系统短路电流计算[S].