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淮北煤电集团杨庄煤矿总降变电所 小电流接地选线使用情况及分析

2017年01月11日字体:
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淮北煤电集团杨庄煤矿总降变电所 小电流接地选线使用情况及分析
  一、 情况简介:
  杨庄矿1966年投产,设计生产能力90万吨/年,最高生产能力达224万吨/年。2004年,为了消除由于接地引起的弧光过电压而造成事故扩大化的威胁,杨庄煤矿总降变电所投入使用了ZTJD型消弧限压装置,但是在投入使用了该装置之后,原来使用良好的小电流接地选线装置也随之失去了作用。
  后来经过和原来使用的小电流接地选线装置的生产厂家多方联系更换更新设备无果后,于2007年四月选用了河北邯山电力自动化研究所生产的LH-02FZ的分散式小电流接地选线装置。
  由于小电流选线装置在杨庄煤矿的电力安全运行过程中起到了不能替代了作用,因此在LH-02FZ正式投运时,杨庄煤矿就对其的运行效果进行了长期的跟踪记录。
  二、数据统计:
  现在就将投入LH-02FZ分散式小电流接地选线之前(2006年)之后(2007年)的相同时期(2006年四月到2006年十二月以及2007年四月到2007年十二月)之内的数据进行比较。
  旧式小电流接地选线在2006年四月到2006年十二月接地以及选线结果是无一选准,选线准确率是0%。
  杨庄矿总降变电所2006年选线接地统计
  统计时间:2006年
实接地 瞬时接地 备注
次数 准确 误动 次数 准确 误动
4 1 0 1 1 0 1
5 0 0 0 1 0 1
6 1 0 0 0 0 0
7 1 0 1 2 0 2
8 2 0 2 3 0 3
9 1 0 1 3 0 3
10 1 0 1 0 0 0
11 0 0 0 1 0 1
12 1 0 0 1 0 1
合计 7 0 3 12 0 3
  可以看出,在安装了消弧线圈装置后,系统原有的小电流接地选线装置已经不再起作用了。
  那么,LH-02FZ型分散式小电流接地选线在安装后的结果又如何呢?
杨庄矿总降变电所2007年选线接地统计
统计时间:2007年
序号 实接地 瞬时接地
次数 准确 误动 次数 准确 误动 未证实
4 0 0 0 1 1 0
5 0 0 0 0 0 0
6 1 1 0 1 1 0
7 1 1 0 3 2 0 1
8 2 2 0 4 4 0
9 1 1 0 4 3 0 1
10 0 0 0 0 0 0
11 1 1 0 1 1 0
12 2 2 0 0 0 0
合计 8 8 0 14 12 0 2

  注:七月、九月两次瞬时接地,因为值班人员没有找到故障点,因此将这两次瞬时接地判为误动。
  由上面的数据可以看出来LH-02FZ分散式小电流接地选线至少在这八个月中选线的准确性还是相当高的,而且由于选线及时,由于单相接地故障未能及时清除而导致的相间短路故障也减少不少。
  二、 数据结果分析:
  相同的系统,不同的选线,为什么选线准确性相差就那么大呢?
  在J9九游会AG 仔细分析了两种选线的判线理论和判线方式以及判线依据后,就得出了结果。
  传统选线基于稳态分析,其群体比幅、比相判线方式和理论有着相当的局限性。
  随着供电半径的增大,电缆线路的急剧增加,系统电容电流急剧增大,配电系统越来越多的采用中性点经消弧线圈接地方式,众所周知,中性点经消弧线圈接地系统,基于基波零序电流的比幅、比相原理已不能成立,大多数选线装置采用5次谐波作为判据,而此种原理存在着很大的问题。
  J9九游会AG 知道,五次谐波在基波电流中的含量并不是很高,大约只占1%到2%,而各个系统中谐波的含量是不同的,即便是在同一系统中,谐波也极易受到干扰,是不稳定的。
  既然不能保证系统中五次谐波的稳定,那就需要选线装置在采样的时候必须达到同时性,而现在大多数使用五次谐波进行判线的选线装置大都采用单CPU或者双CPU模式进行选线。
  对于传统的单CPU或者双CPU技术的选线装置来说,其硬件基础很显然无法在一周周波(4ms)之内将所有线路采完,只有以降低采样点数或在若干个周波内巡检来完成采样周期,自然同时也降低了采样精度及电流信号的同时性和可比性。那么,这样面对含量如此小又不稳定的高次谐波,其选线的准确性自然也就可想而知了。
  这也是使用五次谐波作为判据的选线选线准确率不高的主要原因。
  中性点经消弧线圈接地系统中,小电流接地选线的最好的解决方案应当是以暂态分析为主,结合稳态分析判据。
  近年来,小电流接地选线技术经过众多专家的研究,取得了相当大的进展,相继推出了众多选线方案,典型的如注入法、有功分量法、与自动调谐消弧线圈相结合的增量法,小扰动法等。这些方法在原理上来讲均正确,但在实际使用效果上却无法令用户满意。
  究其原因,是因为这些方法在原理上均以稳态分析为基础,而忽视了系统实际接地时普遍存在的弧光接地中的高频暂态信号。
  在一般的接地过程中,都存在一个系统故障前到系统故障后稳态之间的过渡过程(暂态过程),在这个暂态过程中的暂态电流的主要特点就是幅值大、抗干扰能力强、频率高、不受消弧线圈的影响,因此用来进行选线,其准确性是非常高的。
  系统经过短暂的过渡过程之后,接地工况进入以下三种情况:
  第一种情况是直接进入稳态过程;第二种情况是系统产生稳定电弧接地;第三种情况是产生持续间歇性电弧接地。
  针对以上三种工况,制定选线策略,必须以暂态及稳态信号相结合来判断接地线路。
  使用暂态选线,其中采样的同时性也是非常重要的。
  弧光接地过程中,产生严重的高频电流,接地初始阶段产生高频暂态分量,频率范围在300—3000HZ之间,基于多CPU架构的选线装置可保证所有线路在同一时刻采样,对于高频暂态信号幅值及相位的采样具有可比性;而单CPU类选线装置只能采用巡检的方式,本身存在固有的相位误差,采样不在同一时刻,信号可比性差。
  综上所述,那么在杨庄煤矿安装LH-02FZ选线前后的选线数据比较也不难看出,在中性点经消弧线圈接地的系统中,以暂态信号为主要判据的小电流接地选线无论从理论上还是从性能上都是优于以稳态信号为主要判据的接地选线装置的。
  三、LH-02FZ装置的主要特点
  1、基于多CPU构架,有效提高采样点数,所有线路在同一时刻采样,排除了接地过程中系统波动对判线的影响,解决了国内同类装置中对5次谐波及暂态高频分量采样点数少、精度低的难题。
  2、采用分散式结构,零序电流采集单元就地安装在开关柜上,有效降低干扰,减小CT不平衡。
  3、随着消弧线圈接地系统的推广,以暂态原理做为判线依据,判线原理不受消弧线圈的影响 ,确保判线的准确性。
  4、暂态信号幅度强,分辨率高
  接地故障初始阶段产生暂态高频振荡电流,其幅度可达工频稳态电流的十几倍甚至几十倍,频率在300Hz-3000 Hz之间,幅度强,信号丰富。
  5、对瞬间接地及间歇性接地效果好
  随着微电子及计算机技术的发展,基于暂态原理的选线装置应用故障录波技术,准确捕捉接地暂态过程,记录暂态波形完全可以捕捉到时间很短的接地故障,对于在恶劣天气或系统故障隐患所带来的持续瞬时间歇性接地更具有突出的优势。
  6、对弧光接地工况的选线效果好
  现场单相接地故障中,过渡过程产生高幅值的高频振荡电流,使故障点产生电弧游离,产生持续性电弧或间歇电弧接地,在弧光接地工况下,基于稳态的选线原理失灵,而基于暂态的选线原理,选线是不受影响的。
  7、采用故障录波技术,完整记录接地暂态过程,解决瞬间接地及间歇性接地的选线难题。
  四、接地故障案例:
  1、2007年6月19日,杨庄煤矿总降变电站607馈线电缆头相间短路,造成607馈线开关柜跳闸。在察看LH-02FZ装置的报警时,实时数据如下:
  接地时间:2007年6月19日上午9时42分
  母线段数:I段
  接地线路号:607
  提取接地故障波形如下:
  事故原因是:2007年6月19日,LH-02FZ接地报警,提示607馈线接地。由于值班人员的疏忽,没有注意到LH-02FZ装置的报警信息,十分钟后,由于接地故障扩大化造成了相间短路。
  2、2007年12月8日上午10时21分,LH-02FZ装置接地报警。装置实时数据如下:
  接地时间:2007年12月8日上午10时21分
  母线段数:II段
  接地线路号:608
  提取接地故障波形如下:
  事故原因:淮北矿业有限公司杨庄煤矿烈山工人村居民安装网通电话,由于安装位置过高(三楼),不慎将电话线搭上608线路出现,造成单相接地。在杨庄煤矿总降变电所里,当LH-02FZ装置报警提示608线路单相接地后,保运一区紧急派人检修608馈线,并且及时解除危险,所幸没有造成居民伤亡。
  3、2007年12月14日15点43分,LH-02FZ装置报警。
  装置实时数据如下:
  接地时间:2007年12月14日15点43分
  母线段数:II段
  接地线路号:608
  提取接地故障波形如下:
  事故原因:烈山工人村国家税务局变压器单相接地。
  观察LH-02FZ装置内故障录波模块的波形如下:

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