中性点不接地柔直配电网的单极接地故障暂态过程分析及保护新方案

针对中性点不接地的柔直配电网分析了直流馈线发生单极接地故障的暂态过程,提出了单极接地保护新方案,能有效解决现有直流线路保护不能反应中性点不接地柔直配电网的单极接地故障问题。在单极接地故障的分析中,将故障发展过程分为子模块电容放电阶段和交流重新馈入充电阶段。基于叠加原理分析了子模块电容放电阶段的电流流通路径、直流馈线暂态零模电流的电流成分和变化规律,得到故障馈线暂态零模电流主要呈现衰减非周期分量特征、非故障馈线暂态零模电流主要呈现振荡衰减分量特征的结论;利用牛顿迭代法推导了交流重新馈入充电的时刻,分析了影响因素并计算了过渡过程持续的最短时间。基于子模块电容放电开始时刻至交流重新馈入充电时刻这一段的暂态特征提出单极接地保护方案。该方案利用直流母线出现的零模电压启动保护,利用零模电压极性实现故障选极,利用故障馈线暂态零模电流绝对值的第一个积分时段值大于非故障馈线的值、且呈现衰减非周期分量特征选出故障馈线。搭建仿真模型,对故障分析结果和保护方案的有效性进行了验证。

工厂供电系统接地故障及保护策略研究

工厂供电系统容易受到外界因素影响,故障问题频频发生,接地故障作为其中一项典型故障,出现频率偏高,故障程度严重,对供电系统整体运行状态造成深远影响。本文以工厂供电系统接地故障为研究对象,归纳分析工厂供电系统接地方式,探究接地故障成因,提出多项诊断方法,以改善接地效果、预防接地故障为目标,提出了工厂供电系统接地保护策略,旨在确保工厂供电系统安全可靠地运行。

海洋平台电力系统接地方式改造及零序过电流保护探讨

在海洋油气开采规模扩大时,需要对已建的海洋油气生产平台进行改造,增加电气设备并对电力系统进行扩容。在这种情况下,电力系统的接地方式也要重新进行校核。当单相接地电容电流超过4 A时,为减少接地电容电流过大给电力系统安全稳定运行带来危害,需要将平台电力系统由不接地方式改造为中性点经电阻接地方式[1]。

高层建筑电气施工技术应用与接地保护设计研究

随着社会经济的快速发展,城市土地资源日益紧张,高层建筑成为解决这一问题的有效途径。然而,高层建筑中大量机电设备的安装对电气施工和接地保护技术提出了更高的要求。基于此,本文以某高层建筑为研究对象,对电气施工技术应用与接地保护设计进行了研究。文章首先强调了高层建筑电气安装施工的准备工作的重要性;接着,详细分析了高层建筑电气施工技术应用要点;最后,探讨了高层建筑接地保护设计要点,如防雷接地设计、低压配电系统设计、防静电接地设计、保护接地设计和重复接地设计等,以期为高层建筑电气施工的质量和用电安全提供理论支持和实践指导。

电气自动化中电气接地及电气保护技术分析

电力系统是组织电能生产、输配的核心载体,为保证其稳定性与安全性,需要加强电气自动化技术应用,包括电气接地技术、电气保护技术等。以电气自动化中常见电气接地、电气保护技术为切入点,在此基础上,以避雷接地和过电流保护为例,对相关技术的应用方式进行分析,最后简单展望相关技术的发展趋势,以服务未来电力系统的建设和技术应用。

一起发电机注入式定子接地保护动作原因分析

某厂1号机组发电机保护20 Hz注入式定子接地保护动作跳闸,机组解列停机,经过现场对发电机定子绕组及其连接附属设备的绝缘与耐压试验,对中性点接地变、定子接地20 Hz注入回路隔离变以及注入式定子接地保护二次回路的检查,排除定子绕组真实接地导致保护动作的可能。经过综合分析,判断保护误动的原因为20 Hz注入回路隔离变因二次回路电阻变化引起20 Hz采样电压变化,保护装置计算定子对地电阻降低,引起保护误动。为防止同类型故障再次发生,提出了相应防范措施及合理化建议,为后期注入式定子接地保护装置的运行、维护和故障分析提供了参考。

风电场集电线路单相接地故障柔性电压消弧与动态保护新原理

为解决风电场集电系统长期存在的线路单相接地故障处理难题,提出风电场中性点柔性接地方式,理论推导获得柔性接地风电场三序等效电路,与集电线路单相接地故障复合序网模型,建立风电场零序电压柔性调控理论,提出集电线路单相接地故障柔性电压消弧方法,可主动将故障点电压及故障残流迅速抑制到零,实现单相接地故障电弧的可靠消除。进一步提出基于零序电流动态增量的高阻故障辨识与保护方法,通过柔性调控零序补偿电流,逐渐放大故障残流,实现永久性单相接地故障的灵敏感知与保护。利用PSCAD/EMTDC搭建含双馈异步风电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)的规模化风电场模型,模拟多种运行与故障条件对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够在考虑系统不平衡电压的情况下精准调控集电线路故障点电压,实现瞬时性单相接地故障快速可靠消弧,动态感知并持续抑制永久性单相接地故障残流,实现集电线路高阻接地故障的灵敏保护。该技术有望提升风电场运行灵活性与故障防御能力,有力保障新能源电能外送的持续性、可靠性。

励磁系统交流侧接地对转子接地保护的影响

励磁系统交流侧接地将引起注入式转子接地保护、乒乓切换式转子接地保护误动作。本文介绍了一起相关案例,并对引起误动的基本原理进行了深入分析和定量计算,总结了励磁系统交流侧接地引起采样数据变化的典型特征,提出了关于缩小转子接地保护定位范围的思考。当转子一点接地保护动作后,应首先根据采样数据的变化,对故障点位于励磁系统交流侧还是直流侧做出初步判断,缩小故障定位范围,为快速查找故障提供决策依据。

西北电网330 kV尖樊线人工短路试验中接地距离保护适应性分析

以风电为代表的新能源场站的故障特征对传统距离保护的附加阻抗产生了新的影响,导致保护性能降低。而现有距离保护适应性研究缺乏对单相接地故障场景的分析。为此,结合西北电网于尖樊线进行的2次人工短路试验数据,基于多种控制策略下的风电场故障特征,分析单相接地故障下接地距离保护附加阻抗系数,进而判断保护适应性。研究发现网侧保护附加阻抗系数较小,两侧电源故障电流对保护影响较小;而风电场侧保护附加阻抗系数较大,两侧电源故障电流对保护影响较大,导致保护拒动。

基于相位差的小电阻接地有源配电网接地故障保护算法

大规模分布式电源(DG)接入小电阻接地系统配电网后,故障电流产生明显变化,采用零序电流保护方法切除单相接地故障将出现误动作。为了解决以上问题,首先,提出基于相电压与零序电流相位差的小电阻接地系统有源配电网接地故障保护算法;然后,通过建立包含多个分布式电源的配电网接地故障电气系统结构与模型,对故障时刻相电压与零序电流相位关系进行理论推导与计算,分析得出不同接地故障位置的相位差区间,根据相位差区间进行接地故障判断与保护;最后,进行仿真验证,结果表明该方法在配电网中性点采用小电阻接地系统时,在多种过渡电阻,不同分布电源接入数量与容量,各类型电缆长度等情况下,负载波动,均能可靠判断接地故障,适用于DG中性点经小电阻接地和不接地两种方式。

针对海上风电场汇集线路单相接地故障的柔直侧新型距离保护方案

海上风电场汇集线路发生单相接地故障时,线路两侧短路电流分别由风电机组换流器和柔直换流器提供,由于正序、负序与零序网络串联,在传统大电网存在场景下不受控制影响的零序电流也将像正序和负序电流一样呈现幅值受限、相位受控特性,柔直侧距离保护无法正确识别单相接地故障。该文建立海上风电场汇集线路单相接地故障时的复合序网,分析汇集线路两侧故障特性,在不借助线路双端通信的前提下,利用柔直侧负序和零序电流准确求取风机侧零序电流。基于此,构建关于故障距离的方程,提出柔直侧新型距离保护方案,解决了双端均为逆变型电源的线路中零序电流受控导致距离保护性能下降的问题。此外,所提保护方案受风电场无功支撑策略、过渡电阻大小及性质影响小。测试结果表明,该保护方案可以准确识别海上风电场汇集线路区内外单相接地故障。

TV熔断器慢熔对三次谐波定子接地保护影响分析

本文通过对大型水电机组三次谐波比率定子接地保护原理进行介绍,分析了电压互感器(TV)一次熔断器慢熔对三次谐波电压比率定子接地保护的影响,从TV励磁电流在慢熔期间存在间断角的角度,解释一次熔断器慢熔导致机端三次谐波电压增大的原因,加深运维人员对三次谐波原理定子接地保护的理解,提升运维人员专业技术水平,利于完善电力生产事故预防措施。

基于故障相电压与零序电流相位比较的中性点不接地系统高阻接地故障保护方法

为降低电力线路故障引发森林火灾的风险,中压配电网接地保护须可靠检测过渡电阻为12kΩ的接地故障。穿越林区的10 kV中压配电系统主要采用中性点不接地方式,现有保护方法依赖零序电压检测故障方向,耐过渡电阻能力不超过6 kΩ,无法满足防治森林火灾的要求。为此,提出了一种基于相电压与零序电流相位比较的中性点不接地系统高阻接地故障保护方法,作为高阻接地故障的后备保护。通过中性点不接地系统高阻接地故障等值电路分析,发现在现有保护的动作死区内,故障相电压与故障线路零序电流近似同相,与健全线路零序电流近似反相的规律,使用故障相电压作为极化量,构造了通过故障相电压与零序电流的相位关系来判断故障方向的高阻接地故障保护方法。相较于现有保护方法,所提方法的耐过渡电阻能力从6 kΩ提升至12 kΩ。所提方法能可靠检测导线触树故障,将保护能力边界提升至防范森林火灾的安全范围内。数字仿真与现场人工试验均验证了所提方法的有效性。

基于高阻接地距离继电器的零序电流保护选择性提升方案

交流线路零序电流保护最末一段均采用300 A定值,存在无序跳闸风险。因此,文中提出了基于零序电抗线和非故障相极化的高阻接地距离继电器原理。继电器采用先选相、后测量的技术路线,选相元件将零序电抗线与非故障相极化方法相结合,构成多种组合判据,以分工完成选相。由于保护安装处零序电流与故障点零序电流存在相位差异,单相接地故障的故障相和相间接地故障的超前相的零序电抗线在故障点位于整定点附近时存在混叠区。区内近端、低阻单相接地故障时非故障相工作电压大幅变化,不利于区分混叠区的两类故障,故将选相元件分为低阻模块和高阻模块。低阻模块采用下偏的零序电抗线,用于识别近端、低阻故障;经低阻模块辅助后,高阻模块只需针对性处置故障点位于整定点附近的故障,可有效区分两类故障。选相完成后,通过非故障相极化的方法获得故障前工作电压,从而确定继电器的动作特性。高阻距离继电器的耐过渡电阻能力远超规程要求,提高了接地后备保护对高阻接地故障的选择性。

小电流接地系统输配电线路接地保护配置方案设计及选型分析

35kV及以下电压等级输配电线路由于基数大、相间距离小、架空线路对地距离近、老旧电缆线路绝缘老化等因素,运行环境复杂,单相接地故障时有发生,可达故障总数的80%以上,尤其遇大风、雷雨天气,小电流接地系统单相接地故障告警信息频发。因此,新建或改造变电站(发电厂)中小电流接地系统输配电线路接地保护的正确配置直接影响着调度、监控、运行人员处理单相接地故障应急响应效率,以及系统运行稳定性和用户供电可靠性。从变电站或发电厂中性点不接地系统及中性点经消弧线圈系统中输配电线路一次、二次设备实际情况出发,开展接地保护方案设计分析,为相关设计人员提供参考。

起重机保护接地检验检测探讨

起重机械是一种以搬运重物为主的大型机电类设备,对动力的需求比较大,经常要借助高压来进行操作。在现实生活中,对于起重机械来说,因为大部分的移动构件都是金属的,并且这些构件还会长时间地接触到周围的空气,所以在这些情况下,如果发生了带电的问题,就会引起人们的触电危险,因此,要设置一个接地保护系统,以保证人们的生命安全,防止漏电流对设备造成的损害。所以,当起重机的接地保护装置在现场安装完毕后,就要进行检查和测试,以保证起重机的安全。

考虑三次谐波调制的柔直系统交流侧单相接地保护研究

为了简单可靠地实现柔直系统阀交流侧单相接地保护,针对阀交流侧中性点经阻抗接地的柔直系统,分析了交流侧的零序基波分量与直流侧的共模分量,推导了金属性接地故障下故障端与非故障端的零序基波电压、电流解析式。针对采用三次谐波注入调制策略的柔直系统,分析了三次谐波调制引起的纵向三次谐波电压相位特征,推导了三次谐波电压、电流的表达式,提出了利用中性点零序基波电压和三次谐波电压来判断接地故障及其位置的保护判据,并给出了相应的整定计算方法。不同工况下的仿真结果表明,当保护安装端发生接地故障时保护可以正确动作,当其他端发生接地故障时保护不会误动作。

灵活接地系统中性点接地电阻投入暂态特征分析

灵活接地系统发生永久性单相接地故障后,通过延时闭合中性点接地电阻(并联小电阻)投切开关以期可靠切除故障。目前,基于稳态信息的灵活接地系统保护方法应用效果难以达到要求,而关于小电阻投入时的暂态特征分析尚未有完整结论,制约了灵活接地系统接地故障暂态保护理论的发展。文中建立基于线路分布参数的灵活接地系统并联小电阻投入暂态分析模型,研究系统内各元件间的谐振特性,并据此提出一种简化模型。针对低阻、高阻接地故障,分别给出暂态电流、电压的解析表达式,分析其谐振频率、衰减时间常数及最大幅值等主要特征值随系统参数及故障条件的变化规律,以及各线路暂态零序电流的分布特征,并与谐振接地阶段故障时刻的暂态特征作对比。最后,利用数字仿真及现场试验数据验证了所提暂态特征分析简化模型的正确性。

变电站小电阻接地方式的选择以及对主变保护的影响

分析了小电阻接地方式中,三种小电阻设置方式对主变差动保护消零的不同需求,以及对于不同故障类型、不同故障地点、不同电源点的故障电流灵敏度的差异。针对多分支母线的接线形式,提出了在每个分支母线设置独立的接地变及接地电阻的方案。该方案虽然增配了部分设备,但系统运行的可靠性得到了提升,且主变差动保护在低压侧无需消零处理,相关保护灵敏度不受影响。

枢纽变电站10kV侧接地变过流保护Ⅱ段误动作分析

随着城镇化的进展,10kV电力系统传输越来越多地采用电缆代替架空线。电缆埋在地下,所以有着安全以及美化城市的优点,但系统若采用较多电缆代替架空线,会增大系统容性电流,此时接地方式若采用消弧线圈,则需增大线圈电容,增加成本。同时,配电线路的增多导致接地故障发生时,需要更快地切除故障。因此,近年来城市中的10kV电力系统多采用接地变引出中性点,再加小电阻的接地方式。文章以某110kV枢纽变电站为研究对象,该变电站10kV侧采用中性点加小电阻接地方式。结合该变电站10kV侧线路发生单相接地故障而导致接地变过流保护Ⅱ段误动作的案例,分析了误动作的原因,为避免相同事故的发生提供了宝贵经验。