载波信号在10 kV小电流接地故障检测中的应用研究
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摘 要：微机保护的大量采用给小电流接地故障的判断提供了方便，但由于在使用中出现大量错判和误判，显示其可靠性仍需进一步改进。而TY型小电流接地系统单相接地选线与定位装置则较好的解决了这一问题，该装置判断准确，方便线路故障查找。通过在马涧变电所的应用实践表明，该装置发信可靠，选线准确率高，未发生错判和误判的情况，较好的解决了运行中发生的小电流接地故障时发信和选线问题。
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0033-02
近年来，微机保护的大量采用给小电流接地故障的判断提供了方便。但与此同时，由于在使用中出现大量错判和误判，使得微机保护小电流选线形同虚设，在实际使用中仍沿用传统方法试拉10 kv出线来判断。由山东济南富吉电气有限公司研制并生产的FC-Ⅱ-H型和FC-Ⅱ-A型（两种型号可供选择）小电流接地系统单相接地选线与定位装置较好的解决了这一问题。兰溪市供电局于2001年在马涧变电所安装了该装置后取得了较好的效果，文章介绍载波信号在检测10 kV小电流接地故障中的原理及35 kV马涧变电所安装调试该装置的方法。
1 基本原理
1.1 系统绝缘监视和接地信息的提取方法
系统绝缘监视和接地信息的提取方法是通过注入载波信号法来实现的，如图1所示，通过测量接地电容器相电流和零序电流可以获取所需要的信息。
1.2 接地故障点的检测
接地故障点的检测是采用经接地电容器注入载波信号的方法来实现，图2为经电容器注入信号的接地选线、定位装置的原理结线图。系统正常时，接地电容器三相相电流大小相等，相位互差120°，零序电流为0；当系统发生接地时，接地电容器组出现正常相电流增大、接地相电流减小和零序电流从无到有（金属接地时的变化分别为增大为正常相电流的1.73倍、降低为0和增长为正常相电流的3.0倍）的变化，依据这种接地信息装置启动JCZ断开并使信号电流发生器发出接地检测用的寻迹讯号，该讯号经单相PT耦合升压后，再通过接地电容器组的接地相电容器注入系统，尔后即可用接地讯号探测器沿线进行选线和定位。
1.3 接地检测技术分析
在正常情况下，工作人员按动有自持功能的“投、切”按纽（AN）送上控制电源，将装置投入运行。因为接地电容器组中无零序电流，所以零序电流继电器不动作、常闭触点闭合，单极真空接触器合闸，实现了接地电容器组中性点直接接地，满足了正常情况下接地电容器组的中性点必须直接接地要求。当系统发生单相接地故障时，接地电容器组中出现零序电流，零序电流继电器动作、常闭触点断开，单极真空接触器因合闸线圈失电而分闸，在接地电容器组中性点与地之间串入了单相PT，从而为向系统注入载波信号做好准备。以上所述单极真空接触器在由合闸转换为分闸后，接地电容器组内将因零序电流降低为0，电流继电器常闭触点闭合而使单极真空接触器再次合闸，这时的单相PT又被短路而使接地检测讯号电流回路中断，这将形成单极真空接触器的“分—合—分—合”跳跃。
为了解决这个问题，在单极真空接触器的合闸回路里又串接了一个反映接地电容器中性点位移电压的电压继电器U0常闭接点。当系统发生较长时间的单相接地故障时，单极真空接触器分闸后虽然失去了零序电流，但在此时接地电容器组中性点却出现了位移电压，此时电压继电器的常闭接点断开，使单极真空接触器继续保持在分闸状态，从而避免了单极真空接触器的“分—合—分—合”的跳跃，并实现了讯号电流闭合回路的稳定，满足了用外注载波信号电流方式进行接地检测的要求，进而达到达到检测小电流接地的目的。
1.4 电气设备安装位置的选择
检测接地故障点的接地电容器、单相PT及单极真空接触器合闸一般有三种安装位置。一是将上述设备安装在10 kVPT柜内，可以利用PT柜内的空间。二是利用变电所内电容器室比较宽畅，将设备安装其中。三是在10 kV母线上增加一个设备间隔，将接地电容器、单相PT及单极真空接触器等安装其中。由于35 kV马涧变电所10 kV开关室已没有空余位置，因此我们采用将接地电容器、单相PT及单极真空接触器等设备安装在10 kVPT柜内，利用10 kVPT柜内空间进行安装。
1.5 接地讯号探测器
接地讯号探测器分两种，一种是固定选线探测器，另一种是移动定位探测器，35kV马涧变电所由于未进行综合自动改造，因而采用的是移动定位探测器。下面对两种探测器分别进行介绍：
①固定选线探测器的选线探测器由信号探头和信号处理显示两个单元组成，（适用于FC-Ⅱ-A型以实现自动选线）探头安装在与回路出线柜内（视方便选择上下前后均可）。当系统出现单相接地后，故障线路便有信号通过，与之对应的探测器便会在两秒钟之内将地址码送到主机。
②移动定位探测器由人工操作，既可用于接地选线，又可用于故障定位。探测器表面有两排指示灯，一排为选线报警，一排为定位报警。用于选线时将有红色箭头的一端对准回路出线的接地相（相别主机有显示），距离小于50 cm，遇到接地回路则选线报警指示灯几乎全亮，定位报警指示灯亮否不作为选线判据；对着非接地线路时，选线报警指示灯不亮或只有一两只亮。当选出故障回路后可持探测器沿线路任一侧距线路水平距离8 m，探头表面向上，箭头指向前进方向进行巡检。在故障点与电站之间的线路定位指示灯都亮，过故障点10 m指示灯熄灭。
2 主机的安装调试
考虑到马涧变未进行综合自动化改造，以及今后的运行巡视监控方便，因此选择了FC-Ⅱ-H型主机，并将主机安装在控制室10 kV开关控制屏上。
2.1 装置系统接线图
图3为装置的系统接线图，其中：CT组用以对一次电压采样；单相PT型号为JDZJ-10，用以对系统位移电压采样并在出现单相接地时将检测信号耦合到一次系统； KO为继电器中心触点、KH为常闭点、KF为常开点，分别对应高压真空接触器常闭、常开触点。P1、P2接外部报警器，一旦线路出现故障主机就会发出报警信号。
2.2 系统调试
接线完毕后，开启主机前面板的电源开关，此时电源指示灯应亮；主机电源开启后一秒钟左右真空接触器吸合；观察主机前面板的电压表，显示应为一次系统的相电压值；用万用表交流电压档测量端子a-x、da-dx端指示应为零；按下开关试验按钮对高压真空接触器进行试动作检测；主机投入后按下发讯试验按钮可进行简易模拟发讯试验。
3 结 论
在马涧变电所2001年安装投运了该设备以后，与其它变电所进行了对比（指安装出线零序CT监测小电流接地装置）。例如与马涧变电所有相似供电环境的梅江变电所相比，采用安装出线零序CT监测小电流接地装置在使用中发信结果都不对；而安装了FC-Ⅱ-H型小电流接地系统单相接地选线与定位装置较好的解决了这一问题，从每年单相接地故障的统计中该装置发信可靠，选线准确率高，未发生错判和误判的情况，较好的解决了运行中发生的小电流接地故障时发信和选线问题。因此，该装置安装、调试和使用实践证明其在10 kV小电流接地故障检测中有很好的适用性。
参考文献：
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