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随着电力系统的发展,电力用户和供电公司对供电可靠性的要求越来越高。中性点非有效接地方式配电网中发生单相接地故障(小电流接地故障)时,快速、准确地确定故障线路和故障点是提高供电可靠性的重要措施之一。
由于小电流接地故障的故障电流小且不稳定,传统的基于稳态电气量的故障检测技术灵敏度低、可靠性差,达不到实用化要求。经过近年的发展,小电流接地故障选线问题已基本得到了解决,根据其技术特点可以分为两类,一是故障发生后利用专用设备产生较大附加电流,或者利用特殊设备向系统注入特定信号选线,属于主动式选线方法;二是利用故障产生的暂态电压电流信号选线,属于被动式选线方法。在故障线路选择的基础上,确定故障点距离或所处区段,可以进一步缩小故障查找和修复时间。
目前,利用行波原理的输电线路故障定位技术已比较成熟,而在配电网中,由于小电流接地故障固有的特征和配电网自身特点的原因,行波测距技术无法应用于大部分配电线路。而实用化的配电网小电流接地故障定位技术与选线技术类似,也分为主动式定位方法和被动式定位方法两个发展方向。在被动式定位方法中利用沿线路安装的检测装置(如配电终端、故障指示器等)实现故障区段定位,具有较强的实用性,部分技术已在现场获得应用。
1小电流接地故障暂态特征
1.1暂态零序电流特征
配电网发生小电流接地故障时,会产生丰富的暂态信号。对于稳定性接地故障,只在故障发生时刻产生暂态信号,其暂态过程持续时间一般在2~3ms。对于弧光接地或间歇性接地等非稳定性接地故障,将频繁出现暂态信号,而稳态信号被破坏。如果故障点条件不变,各次暂态信号是相似的。典型的小电流接地故障零序电压与零序电流波形如图1所示。
图1 小电流接地故障零序电压与零序电流波形
故障发生在电压峰值时刻时,暂态电流的最大值可近似表示为:
式中:IC为工频下的系统对地电容电流;ω0为暂态频率;ω为工频频率。
故障暂态电流的最大值与故障工频稳态电流峰值之比,近似等于二者频率之比。暂态电流最大值将是工频电流的数倍到数十倍,最大可达数百安培。
在相电压过零时刻发生接地故障,初相角φ=0°时,故障暂态电流为:
式中:Um为相电压峰值;C0为对地分布电容;δ为衰减因子。
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