单相接地故障管理系统在配网的应用ppt课件.pptx

,单相接地故障管理系统在配电网中的应用（单相接地故障无事故停电处理）,小电流接地方式因其高供电可靠性是目前电力系统配电网的主流接地方式。该接地方式的高供电可靠性主要源于：临时性单相接地故障的可自愈性和永久性单相接地故障的可持续供电性。对于临时性单相接地故障可以通过消弧线圈等方式来帮助其消除接地故障点，恢复正常运行状态；对于永久性单相接地故障则可采用接地触点消弧方式把接地故障相直接接地，这样就将配电系统从正常供电模式转换成了单相接地供电模式，以满足国标规定的继续安全供电2小时的要求。通过接地触点消弧的方式可以迅速将故障点电流转移到接地消弧触点上，这样既可以快速消除单相接地故障时可能出现的高倍数间隙性弧光过电压，又可以减少接地故障点的烧蚀，防止事故扩大化，是一种行之有效的单相接地故障处理方式。但是，在临时性单相接地故障自愈的过程中或在单相接地供电模式的运行中往往会因处理不当而造成事故扩大化，导致事故停电。,综述：,接地故障点工况复杂，故障信号弱小且不明确。造成单相接地故障选线准确率低，故障定位困难电缆化率提高后永久性单相接地故障比例增大，消弧线圈不能消除永久性单相接地故障。即使是在消弧线圈把故障点电流补偿到满足国标要求的10A以下，仍可能出现事故扩大化或引发火灾等灾难性后果采用接地触点消弧（消弧消谐柜，快速开关消弧）会出现系统运行的安全性问题：故障相接地触点正确动作闭合时，可能出现高频电流误断熔断器和对二次设备造成干扰选相错误时造成系统相间短路事故接地触点闭合后无法区分临时性接地和永久性接地故障，失去单相接地故障自愈能力接地触头闭合后无法查找单相接地故障点接地触点打开时可能产生系统中性点低频振荡，造成健全相过电压和在PT一次绕组上产生低频涌流，损害PT或PT熔断器,小电流接地配电网在单相接地故障处理中存在的问题：,最近几年的选线情况统计（泉州供电公司）,目前小电流接地系统接地故障选线准确性的问题,消弧线圈不能消除永久性单相弧光接地并会重复产生中性点低频振荡,接地点电容电流5A，持续时间30s对树枝的烧蚀及波形,硬消弧存在的问题：一、高频电流误断保险并产生 电磁干扰；二、触头闭合后无法选线；三、触头闭合后无法判定接地故障性质（临时性？永久性？）,硬触点消弧动作过程（消弧消谐柜，快速开关）,硬触点消弧通过消弧触点的电流波形,电流最大峰值为3200A，震荡频率约10kHz,PT正常时电流波形,故障相消失后PT电流波形,故障相接地后PT电流波形,关于PT或PT熔断器事故的问题,系统电容电流5A时的PT低频涌流：幅值约1A；频率较高,系统电容电流45A时的PT低频涌流：幅值约6A；频率较低,系统对地电容电流对PT低频涌流的影响,系统电容电流5A时的PT低频涌流：幅值约1A；频率较高,系统电容电流16A时两个不同厂家的PT低频涌流有明显的差别,相同系统电容对不同厂家PT低频涌流,单相接地故障管理系统是一天电气企业用电质量解决方案的重要组成部分，用于自动，迅捷和准确地处理企业电网单相接地故障。已经投入运行多年，效果令人满意。由于企业电网大多采用小电流接地方式，与电力系统配电网具有很大的相似性。只要根据配电网运行的特点，要求和技术规范做出适当调整后就可以在配电网中应用。单相接地故障管理系统的基本功能：接地故障选线和实时故障定位（快速故障修复）接地故障处理（实现无单相接地故障事故停电）临时性接地故障-消弧线圈（消除故障，恢复正常运行）永久性接地故障-自动跳闸（隔离故障，保证电网安全） 或触点消弧（单相接地供电模式，将事故停电转变成计划停电）故障记录和后台显示（事故预警，故障分析，责任认定）采用低残压母线保护，降低过电压30%（减少单相接地供电模式时出现事故扩大化的风险）,单相接地故障管理系统简介,XX线路单相接地,XX线路单相接地,瞬时性故障已消失,永久性故障已处理,单相接地故障管理系统工作过程演示,软消弧的特点：一、限制高频电流防止误断保险并 减少干扰；二、选相容错和纠错能力；三、可以安全打开触点判定接地 故障性质（临时性？永久性？）,软消弧动作过程,软消弧动作过程,软触点消弧通过消弧触点的电流波形,电流最大峰值为135A,单相接地故障管理系统脉冲电流选线及定位法,单相接地故障处理系统在配电网的工作流程和时序,在配网自动化系统中嵌入单相接地故障处理模块的结果,在配网自动化系统中嵌入单相接地故障管理模块可以对小电流接地配电网中发生的单相接地故障进行快速自动识别（故障点定位和故障性质判定：永久性还是临时性）并及时消除临时性接地故障（临时性接地故障无停电处理）；出现永久性接地故障时可以闭合消弧触点进入单相接地供电模式，通过配电自动化系统启动计划停电检修程序（永久性接地故障计划停电处理） 。单相接地故障无事故停电！,单相接地故障管理系统实测选线和定位波形,第一行是母线三相电压和零序电压波形（黄、绿、红、粉）；第二行是故障支路零序电流（白色）；第三行是正常支路零序电流（蓝色）；第四行是消弧线圈电流（赭色）；第五行是转移到接地消弧触点的电流（灰白）。,单相接地故障管理系统处理临时性接地故障实测波形,单相接地故障管理系统处理永久性接地故障波形和故障点影像,通过宽频电压传感器和高速数据采集装置，采用类似于飞行器的“黑匣子“循环记录的运行方式。可以对从雷电过电压，操作过电压，工频过电压以及分频过电压的各种瞬态电压做无间断在线记录。可以为事故预警，事故分析和责任认定提供科学、可靠的数据。采用分布式安装的母线瞬态电压监测，可以动态监测过电压的发生和传播发展过程。与带有时间标志的绝缘在线监测数据比较，可以对电力设备的绝缘状态进行过电压激励下的动态响应监测，从而达到对设备绝缘状态做出准确预判的目的。这是绝缘在线监测领域里最前沿的课题和技术。传统故障录波仪记录的是事故的结果，而瞬态电压监测能够记录事故的原因,瞬态电压监测柜（电力系统运行的“黑匣子”）,宽频电压传感器EVT（频宽0100MHz）可以传输各种瞬态、暂态及稳态过电压信号、波形不失真；控制器采用20M高速采样卡（PCI接口）对采样信号实施50ns A/D转换，确保采样数据精准；CPU采用2.0G INTELDSP双处理单元技术实施分析处理，嵌入式美国TI的DSP互为监测，确正运行的可靠性；可记录故障前后数分钟的波形，存储量最大可达500G；采用8.4英寸触摸真彩显示器，人机交换显示界面友好。,全电压监测柜的宽频电压传感器和控制器, 雷击过电压：采样保存标准 1.2/50s波形；50s,可展开，单个波；, 操作过电压：采样保存标准250/2500s波形；2500s,可展开，单个波；, 弧光接地过电压：采集保存系统高频振荡过电压波形；2min,可展开，前600ms, 后2min。,三相电压不平衡波形,电压畸变波形,电压中断波形,单相电压陡升波形,单相接地故障管理系统由如下产品构成：,波形采集及显示器,单相接地故障控制器,进线,I段母线,#1负载,#N负载,#N负载,全电压监测柜,接地故障处理柜,脉冲选线柜,PT,CX,SCR,XHX,ZB,数据集中及传输器,用户控制室,单相接地故障管理系统,客户端软件,架空线故障分段器,零序CT和预处理器,零序CT和预处理器,零序CT和预处理器,取代PT避雷器柜电压互感器低频涌流保护器低残压比母线过电压吸收器，可以降低母线过电压水平30%，减少单相接地供电模式时出现事故扩大化的风险,DCY,GL,FU,TV,RD,PTK,DB30原理图,DB-30柜-低残压比母线过电压保护和PT低频涌流保护,美国人的研究表明：降低系统过电压水平30%，可以降低交联电缆的事故率80%；并可大幅度提高电缆寿命。,PT低频涌流保护器,PT正常时电流波形,故障相消失后PT电流波形,故障相接地后PT电流波形,PT低频浪涌保护单元的作用,加入PT低频涌流保护前后PT中性点电流波形,低残压比母线过电压吸收器可以降低母线过电压水平30%,低残压比母线过电压保护,某变电站单相接地故障管理系统运行结果,2014年3月13日 002号出线B相出现16次单相接地故障，预示着该出线B相存在绝缘薄弱点，发出事故预警，及时处理可以防止事故扩大化。,2014年3月13日出现单相弧光接地故障录波及控制器故障记录,2014年4月5日临时时性单相弧光接地故障录波及控制器故障记录,瞬态电压在线监测装置扑捉到的雷击过电压波形,瞬态电压在线监测装置扑捉到的弧光过电压波形,35kV系统发生C相弧光接地；弧光接地高频振荡初期，过电压4pu,小电流接地配电网发生永久性单相接地故障时，接地故障管理系统主动发出特征明确的脉冲选线信号，由智能脉选信号探测器（IPCD）检出脉选信号通路，并通过FTU把接地故障通道信息输入到配电网自动化系统中，由该系统的事故处理单元在不停电条件下，自动隔离事故区域并发出维修通知。可以实现永久性单相接地故障无事故停电处理小电流接地配电网发生临时性单相接地故障时，启动单相接地故障管理系统的脉冲电流选线，实现故障选线和定位；由脉冲消弧线圈消除接地故障，并通过配电网自动化系统记录和显示接地故障信息。可以实现临时性故障无停电恢复，具有临时性接地故障自愈性与低残压比过电压保护技术相配合，可以降低系统过电压水平30%。以减少配电网在单相接地供电模式下运行时出现事故扩大化的风险采用PT低频涌流保护技术可以保护PT或PT熔断器在接地故障消除时或遭受雷击后不受低频涌流的损害瞬态电压在线监测装置是母线电压的“黑匣子”，用于记录母线上发生的各种瞬态电压事件。可以用于事故预警，并为事故分析和责任认得提供可靠的数据。,结论,关于接地问题的讨论：配电网应采用小电流接地还是大电流接地，业界多有争论,中压配电网中性点接地方式是配电网规划设计与运行管理过程中的一个基础性技术问题，对供电质量、继电保护、运行管理方式有根本性的影响，需要考虑到现有配电网的运行情况，技术水平和经济能力等各方面的因素来确定。目前的两种主要接地方式：小电流接地和大电流接地运用于配电网的优劣尚无定论，不过近年来可以看到一个有趣的现象：国外配网采用小电流接地方式的呼声趋强；而国内正好相反？,配电网接地方式的定义和比较,大电流接地方式（直接接地；经小电阻接地): 零序与正序电抗之比: 0=3; 零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)=1;,是否存在兼有上述两种接地方式优点的接地方式？,小电流接地方式的优点是供电可靠性高，瞬时性故障可自动清除，永久性故障可带故障运行；且单相接地时不会产生危及人身、设备和系统安全的短路电流。缺点是选线困难，发生间歇性弧光接地时高倍数的间歇性弧光过电压对绝缘的累积性损伤，特别是对弱绝缘类设备威胁较大。”处理不当“ 时会造成事故扩大化。大电流接地可以通过放大故障点的接地电流，利用现有继电保护系统，快速切除故障线路。其优点是故障支路“选线”准确，故障定位容易；内部过电压水平可限制在2.6p.u，提高了电网设备的安全性。缺点是牺牲了供电可靠性；故障点烧蚀严重；高抗阻接地时存在保护死区。,部分国家配电网的接地网方式和供电可靠性,41,国外配电网接地方式的发展趋势,国外配网采用小电流接地方式的呼声趋强：电力市场化，对供电可靠性要求不断提高。统计数据表明：电缆网络里瞬时性故障比例也相当高，统计数据表明在30%以上。消弧线圈自动调谐及其他技术的应用，可以精确地补偿电容电流，使接地点电流尽可能的小，提高了电弧自动熄灭的几率。小电流接地故障选线技术取得了重大进展,国内配电网接地方式的发展趋势,国内配电网采用大电流接地方式的呼声趋强：城市配网电缆化率不断提高，瞬时性接地故障比例减少，永久性接地故障比例上升。而消弧线圈无法消除永久性接地故障，消弧线圈作用的有效性受到质疑。而且随着电缆长度的不断增加，系统对地电容电流不断增加，消弧线圈容量和采购成本不断增加，甚至出现选型困难小电流接地系统带接地故障运行时会造成正常相电压长期升高，弧光接地时还会在正常相上产生高倍数的间歇性弧光过电压，而导致相间短路事故小电流接地系统的选线和故障定位困难，故障点修复和恢复正常供电时间长大电流接地方式在发生单相接地故障时，零序电流可以直接驱动继电保护动作，迅速隔离接地故障区域，防止出现事故扩大化，从而提高了配网系统运行的安全性。同时易于故障支路的选线和故障点的查找和修复。高阻抗接地时存在保护死区。大电流接地方式似乎更适合于目前国内配网的运行？,国内部分城市改用大电流接地后，事故的长时间事故停电减少，故障处理时间和恢复供电时间明显下降：（北京电力公司）短时间停电率上升：S市一变电所采用大电流接地后，10kV线路3年共跳闸136次，平均每年46次；改造前2年共跳闸53次，平均每年27次。采用大电流接地方式跳闸率提高一倍以增加短时事故停电次数换取了减少长时事故停电次数新供电系统用户供电可靠性评价规程已将短时停电纳入供电可靠性统计。KPI变了！,大电流接地方式可以利用低阻抗接地故障时的电流直接驱动继保跳闸，准确地隔离故障区域，有利于减少长时间事故停电。但是对于高阻抗接地故障，会因没有足够的电流驱动继保动作，造成保护死区。如果接地故障长期存在会烧毁接地电阻器，并可能对人身造成伤害。该接地方式最大的缺点是丧失了临时性单相接地故障的自愈能力，降低了供电可靠性。而这一点在新的供电系统用户供电可靠性评价规程中已经做出了更加严格的规定。虽然目前小电流接地方式配电网在运行中还存在诸多问题，但小电流接地方式具有的单相接地故障自愈能力和由此带来的高供电可靠性的突出优点无法取代，即使是在电缆化率越来越高的现代配电网中，临时性单相接地故障仍然占有相当高的比例，小电流接地方式不能轻言放弃。对于小电流接地系统发生永久性单相接地故障时，配电网从正常供电模式转换成单相接地供电模式中出现的安全性问题可以通过新技术的应用加以解决。以实现小电流接地系统单相接地故障无事故停电处理！单相接地故障管理系统本质上实现了一种兼具大，小电流接地优点的接地方式：瞬时电流接地方式！,我们的观点,单相接地故障管理系统实现的瞬时电流接地方式与其他两种接地方式的比较,欢迎提问，谢谢各位！,