小电流接地选线.doc

小电流接地选线装置柜技术规范书
小电流接地选线装置实施
一、 装置背景介绍
在我国110kV以下电力系统中，变压器的中性点多采用不接地或经消弧线圈接地方式，简称为小电流接地系统。在小电流接地系统中，发生单相接地故障时，故障相电压降为零，非故障相电压升高为相电压的√3倍，但三相之间的线电压仍然保持对称，故障电流仅为系统对地电容电流，数值往往较负荷电流小得多，对供电负荷没有影响，因此规程允许继续运行1～2h。但实际运行中，接地故障引起的弧光过电压可能会引起电力电缆爆炸、TV保险熔断甚至烧坏、母线短路等事故，因此，迅速确定接地点、消除单相接地故障对系统的安全运行有着十分重要的意义。
传统的寻找接地故障线路的方法是：依次逐条断开每回出线的断路器，故障线路被断开后，系统电压恢复且接地信号消失，否则继续寻找。虽然这种寻找方法大多可通过重合闸来进行补救，但对一些供电要求很高的用电客户来说，这种方法的弊病是显而易见的，尤其是对那些负荷较重的线路，这种方法已不满足安全稳定供电的要求。小电流接地选线装置自问世以来，迅速得以普及，经历了几次更新换代，其选线的准确性已在不断提高。
二、 小电流接地系统单相接地故障特点
如图1所示为一中性点不接地系统，假定电网的负荷为零，并忽略电源和线路上的压降。电网各相对地电容为C0，这三个电容就相当于一对称Y形负载，其中性点就是大地。

图1 中性点不接地系统
正常运行时，电源中性点对地电压等于零，即UN=0，各相对地电压为相电势，三相电容电流也是对称的，并超前相应电压90°，正常运行时的相量如图2。

图2 正常运行时的相量图

当A相发生单相接地时，A相对地电压变为零。此时中性点对地电压就是中性点对A相的电压，即UN=-EA。各相对地电压和零序电压分别为
U´A = 0
U´B = EB - EA = √3 EAej-150°
U´C = EC - EA = √3 EAej150°
U0 =1/3（U´A + U´B + U´C ）= -EA
上式说明，A相接地后，B相和C相对地电压升高为原来的√3倍，此时三相电压之和不再为零，出现了零序电压。非故障相出现了超前相电压90°的电容电流，线路上出现了零序电容电流。其值分别为
IB=jωC0 U´B
IC=jωC0 U´C
3I0= IB+ IC=-j3EAωC0
接地故障时的相量如图3。

图3 接地故障时的相量图

如下图4所示的中性点不接地系统中，线路1、2和电源的各相对地电容分别为C01、C02、C0g。当线路2的K点发生A相接地故障时，，系统中各元件的A相对地电容均被短接，各元件的A相对地电容电流为零。各元件的B、C相对地电容电流都要通过大地、故障点、电源构成回路，如图4所示。

图4 中性点不接地系统单相接地故障电容电流分布图

由图4可见，非故障线路1保护安装处流过的零序电容电流为
3I01= IB1+ IC1
电源保护安装处流过的零序电容电流为
3I0g= IBg+ ICg
故障线路2保护安装处流过的零序电容电流为3I02，仍以母线流向线路为假定正方向，则
3I02= （IB2+ IC2）-（IB1+ IC1）-（IBg+ ICg）-（IB2+ IC2）
=-（IB1+ IC1+ IBg+ ICg）
= j3EAω（C01+ C0g）
综上所述，中性点不接地系统单相接地时有以下特点：
（1）接地故障相对地电压降为零，其它两相对地电压上升为线电压，系统出现零序电压，其值等于电网正常运行时的相电压，且处处相等；
（2）非故障线路保护安装处流过的是本线路的零序电容电流，其值为3EAωC0，方向由母线指向线路，相位超前零序电压90°；
（3）故障线路保护安装处流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和，其方向由线路指向母线，相位滞后零序电压90°。
三、 小电流接地选线的原理
中性点不接地系统发生单相接地故障时的特点是构成小电流接地选线的基本原理，接地选线装置的判据一般有两个。
（1）启动判据：一般用零序电压作装置启动判据。当系统发生单相接地故障时，发电厂（或变电站）母线电压互感器的开口三角绕组将产生零序电压，当零序电压大于整定值时（一般整定为10～20V）装置启动，选线功能主站发出信号向该段母线上的所有出线保护装置召唤零序电流的大小方向，进行分析判断。
（2）选线判断：一般用零序电流的大小和方向构成选线判据。选线装置根据采集到的各线路零序电流的大小，初步判出接地的故障线路，再根据各线路的零序功率方向确认故障线路。
从上面小电流接地系统单相接地故障时的特点可以看出，故障线路的零序电容电流为所有非故障线路的零序电容电流之和，如果同一母线上的线路条数足够多，且各条线路的参数差异不大，则故障线路的零序电容电流将远远大于非故障线路的零序电容电流，利用零序电流的大小就可以判断出故障线路。同时故障线路和非故障线路的零序电容电流方向不同是构成选线的另一主要判据，非故障线路的零序功率方向由母线指向线路、而故障线路的零序功率方向则由线路指向母线，利用零序功率方向的不同也可以判断出故障线路，而且零序功率方向还不存在动作死区的问题。如果所有线路的零序功率方向都为正向，则判断母线接地。
四、 零序电流、零序电压的获取及试验方法
对于电流互感器采用三相完全星型的接线方式，可以用三相电流的矢量和作为零序电流，其优点是接线简单，不易混淆零序电流的同名端。当电流互感器为两相不完全星型的接线方式，且出线为电缆时，可加装单独的零序电流互感器，其优点是不平衡电流较小，故障情况时，反应更为灵敏。应特别注意零序电流的方向均应以母线流向线路为正，零序电流虑过器或零序电流互感器的同名端接保护装置的同名端。
大部分微机线路保护装置零序电压的选取，都由保护装置本身计算故障时的三相电压直接得出，也有的保护装置需外加零序电压，外加零序电压时应注意零序电压的方向，电压互感器的开口三角采用正极性接法但是以反接线接入保护装置，也就是电压互感器的开口三角同名端(星号端)接出N并接地，再接微机保护装置的同名端3U0*；非同名端(不带星号端)接出L，同时接微机保护装置的非同名端3U0，如图5所示。

图5 零序电流电压接线图

AXL-42
小电流接地选线装置技术规范书

工程项目：

武汉驰宇众成电气有限公司
2014 年7月17日

目 录

1 总则
2工程概况
3 小电流接地选线装置技术要求
4基本配置
5组柜方式及屏柜要求
6供货范围
7质量管理
8服务管理
9技术资料及图纸交付进度

6

小电流接地选线装置柜技术规范书

1 总则
1.1本规范书适用于 工程的小电流接地选线装置，它提出设备的功能设计、结构、性能、安装等方面的技术要求。供方应提供一套满足本技术要求所列标准要求的高质量产品及其相应服务。
1.2本设备技术要求提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，供方应保证提供符合本技术要求和工业标准的优质产品。
1.3本设备技术要求所使用的标准如遇与供方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。
DL 《无人值班变电所自动化系统设计技术规定》
GB14285-93 《继电保护及安全自动装置通用技术条件》
DL/T5136-2001 《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》
DL478-92 《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》
DL/T871-2004 《电力系统继电保护产品动模试验技术条件》
GB3047.1 《面板、架和框的基本尺寸系列》
GB11920-89 《变电站电气部分集中控制通用技术条件》
GBT14598.9 《辐射电磁场干扰试验》
GBT14598.10 《快速瞬变干扰试验》
IEC255-21-1 《振动试验》
IEC-255-21-2 《冲击和碰撞试验》
IEC-255-21-3 《静电放电试验》

1.4使用条件
1.4.1周围空气温度
最高温度：＋40℃；
最低温度：－5℃；
最大日温差：25℃
平均温度：＋21.1℃；
日照强度：0.1W／cm2（风速0.5m／s）
1.4.2海拔高度：≤1000m；
1.4.3最大风速：35m／s（离地面高10m处持续10min的平均最大风速）；
1.4.4环境相对湿度（20℃时）日平均值：≯95％；月平均值：≯90％
1.4.5地震烈度：8度
水平加速度：0.2g；垂直加速度：0.1g；安全系数：1.67
1.4.6环境污秽等级：Ⅱ级
1.4.7大气条件: 大气中无严重侵蚀和爆炸性介质

2工程概况
10kV本期出线： 回线路、 回电容器、 所用变，主接线采用单母线接线。电气主接线详见附图。
10kV系统为非有效接地系统，线路发生单相接地时允许运行2h，为防止线路由单相接地发展为相间故障应尽快查出单相接地故障及故障位置，因此，本期工程需在110kV红星变电站配置1套独立的小电流接地选线装置。

3小电流接地选线装置技术要求
3.1目的
装置用于变电站10kV电压等级的小电流接地系统，发生单相接地故障时，能快述自动选出接地线路，并报出故障时间。
需方对装置的选线原理选用比相比幅法、能量函数法、电流增量法。
3．2技术要求
3.2.1 供电电源
3.2.1.1 交流电源：
额定交流电压：220V±15％。
打印机工作电压：AC 220V。
频率：50Hz±0.5。
3.2.1.2 直流电源：
额定直流电压：220V±15％
3.2.2 PT额定参数
a) 10kV电压互感器变比： (10000/)/(100/)/(100/)/(100/3)V，；
b)额定频率：50Hz；
3.2.3 装置的功率消耗
每相交流电流回路功耗＜2VA；
每相交流电压回路功耗＜1VA；
要求供方提供本次投标产品实际参数。
直流功耗：不大于60W。
3.2.4 耐受过电压的能力
装置应具有根据IEC标准所确定的耐受过电压能力。
3.2.5零序电压Uo
　　由母线电压互感器开口三角绕组接入；
　　整定范围Uozd=20～100V，级差IV，一般整定为30V；
3.2.6动作时间
　　有两路输出：
　　信号输出：0～320.0S，级差0.1s；
　　跳闸输出：0～65535S，级差1s。
3.2.7 启动方式
　　零序电压幅值越限
Uo≥Uozd时启动
式中：Uo故障时零序电压，Uozd零序电压启动整定值。
3.2.8报警输出：接地总报警、分段接地报警、掉电报警、装置故障报警。
3.2.9跳闸输出：有继电器跳闸输出触点
继电器输出触点容量：
　　AC220V，DC24V，5A。
3.2.11响应时间
　　故障显示：≤2S
　　瞬间接地捕捉时间：＜20ms
　　准确计算接地线路时间：＜1.2S
3.2.12通信接口
通过RS232/RS485（不少于两个）与监控系统接口，实现数据、信息共享。
3.2.13 耐压水平
交流回路之间，交、直流回路之间及交直流回路对地耐压水平：工频2000V，历时１分钟。
3.2.14绝缘水平
交流回路之间及对地, 用500伏摇表测量，绝缘电阻不小于100MΩ。
3.2.16装置应具备开机自检及运行中定时自检功能，任一插件出现异常情况时装置本身将给出告警信号。

4基本配置
每套装置适用出线回路数：不少于48回；
　 每套装置适用母线段数：4段。

5 组柜方式及屏柜要求
5.1 屏柜组柜方式：本期的小电流接地选线装置组屏安装
5.2 屏柜接线的要求
(1) 柜内部接线应采用耐热、耐潮和阻燃的，具有足够强度的绝缘铜导线，导线应无损伤，端头应采用压紧型的专用连接件，导线的两头都应有编号，接线颜色应按照最新的IEC规定。供方还应提供走线槽以便现场固定电缆及端子排的接线。
(2) 每面柜应装有足够截面的铜接地导线，它应连接到主框架的前面、侧面和后面，接地母线末端应装好可靠的压接式端子，以备接到变电站的接地网上。所用柜的接地线与接地母线的连接应至少用两个螺钉。
(3) 端子排应装于柜后两侧，端子排额定电压1000V，额定电流10A。端子排应按单元分段，应留有不少于10%的备用端子，每个端子一般只接一根导线，最多不超过2根。端子排不得采用凤凰端子，不得采用将电缆芯直接插入接线孔进行压接的接线方式，须采用OT接法的端子（即将电缆芯线弯圈后再上螺丝的接线方式）。
(4) 端子的尺寸应适合于安装4mm2的连线。相邻的端子之间的绝缘隔板应有足够的绝缘强度。

6供货范围
序号
名称
数量
装置要求
单位
备注
1
小电流接地选线装置

可选线范围48回出线
套

2
零序电流互感器

个

7 质量管理
7.1 通过ISO9000系列质量认证。
7.2 该保护装置通过国家电力公司（或电力部）质检中心或国家科委鉴定合格。
7.3 取得入网许可证。
8 服务管理
8.1 该装置要求自投运之日起三年内包修。三年之后出现质量问题，生产厂家仍须提供技术支持。
8.2 生产厂家有义务协助安装单位进行调试。
8.3 生产厂家有义务对运行检修人员进行技术培训。
8.4 生产厂家有义务为使用单位免费提供软件升级和相关技术支持。
9 技术资料及图纸交付进度
9.1 在供货合同签订后两周内，供方向设计单位提供满足本变电所的设计、现场安装、调试及运行、维护方面的图纸、说明书、试验报告等有关技术资料4份给设计单位。供方提供给设计单位的图纸和技术资料中，3份是纸质资料，另1份要求是计算机用的CAD图，该CAD图必须可以用AutoCAD R14或AutoCAD 2004软件打开和编辑。该CAD图可以用电子邮件通过因特网传到设计单位的Email地址(要求在电子邮件中写清楚工程名称、发件人姓名、收件人姓名、所寄图纸的名称)，或存储于计算机软盘用邮政快件寄给设计单位。
供方应提供技术手册、用户手册和程序员手册3套,供值班、检修人员使用。
所有技术资料及图纸应以中文方式，并注明是用于 工程。