“S注入法”與電壓互感器

1引言

在小電流接地系統(tǒng)中，對(duì)發(fā)生機(jī)率較高的單相接地故障，迅速準(zhǔn)確地查找故障線路的方法有多種，大多是基于單相接地的故障量。而基于“S注入法”的選線定位保護(hù)在原理上有新的突破，根據(jù)該原理研制出的TY系列選線保護(hù)已大量運(yùn)行于國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)。本文介紹該保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中所遇到的電壓互感器的接線情況的分析。

2“S注入法”原理

“S注入法”是山東大學(xué)電力工程學(xué)院桑在中教授于1993年提出的一種用于小電流接地系統(tǒng)單相接地選線定位新原理。選線原理［1］如下：

“S注入法”是利用單相接地故障時(shí)原邊被短接，暫時(shí)處于不工作狀態(tài)的接地相PT人為向系統(tǒng)注入一個(gè)特殊信號(hào)電流，用尋跡原理即通過(guò)檢測(cè)、跟蹤該信號(hào)電流的通路來(lái)實(shí)現(xiàn)接地故障選線定位。注入信號(hào)電流的基波頻率f0位于工頻n次諧波與n＋1次諧波之間（n為正整數(shù)）。原理示意圖如圖1所示。

正常運(yùn)行時(shí)，UAN＝UBN＝UCN＝57．7V，ULN＝0V，主機(jī)不輸出信號(hào)電流。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)（以A相接地為例），UAN＝0V，UBN＝UCN＝ULN＝100V。主機(jī)根據(jù)PT二次電壓的變化，自動(dòng)判斷為A相接地，并向AN輸出信號(hào)電流，如圖1中虛線（1）所示。此信號(hào)電流必然感應(yīng)到PT原邊，其通路如圖1虛線（2）所示，此電流沿接地線路接地相流動(dòng)并經(jīng)接地點(diǎn)入地?？梢?，只有故障線路的故障相才有此信號(hào)電流。因此，用尋跡原理可判斷出接地故障線路及接地點(diǎn)位置。

3“S注入法”與電壓互感器接線分析

TY系列選線保護(hù)在運(yùn)用實(shí)踐中，常常遇到電壓互感器的特殊接線方式，加零序PT就是最常見的一種，其接線如圖2所示。

該接線中，將PT二次側(cè)的開口三角直接短接，形成3n次諧波通路，并使A、B、C三相互感器零序阻抗為零。所加零序PT的變比為/。該接線利用了小電流接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)只有正序和零序分量的特點(diǎn)。根據(jù)對(duì)稱分=量法，以A相接地為例，向量圖如圖3所示。UAN＝UBN＝UCN＝57．7V，ULN＝0V。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，UAN＝0V，UBN＝UCN＝100V，U0＝ULN＝57．7V＋33．3V＝91V，正序、零序分布如圖3所示。

圖4為不加零序PT標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器接線［2］。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，UAN＝0V，UBN＝UCN＝100V，3U0＝ULN＝100V，其電壓分布如圖4所示。

由以上分析可見，圖2和圖4兩種接線，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，因只有正序量，沒(méi)有零序量，兩種接線完全相同。發(fā)生單相故障時(shí)，既有正序分量又有零序分量，圖2接線PT二次側(cè)零序電壓U0＝91V，圖4接線PT二次側(cè)零序電壓3U0＝100V，二者PT二次側(cè)零序電壓相差9V；正序電壓完全相同，對(duì)該保護(hù)無(wú)影響，即圖2和圖4兩種接線在故障選線定位方面等效，而加零序PT的接線方式增加了消諧功能。

4三相三柱電壓互感器的妙用

最近，由江西互感器廠生產(chǎn)的由三相三柱式電壓互感器與單相式零序電壓互感器組合，如圖5所示，構(gòu)成了具有消諧功能的電壓互感器組，主互感器的變比為，零序電壓互感器變比為/。由于三相三柱式電壓互感器鐵芯零序磁阻為∞，所以三相互感器零序阻抗為零，不再需要三柱零序線圈短接。具體接線如圖6所示。

可見，該新型PT用于TY系列選線保護(hù)時(shí)，既省去了外加零序PT，又使接線簡(jiǎn)單，還具有消諧功能，兩者配合默契。

5結(jié)論

“S注入法”選線原理因?yàn)橥ㄟ^(guò)PT法注入信號(hào)電流，所以必須涉及各種電壓互感器接線。上面分析的兩種電壓互感器接線方式，除具有絕緣監(jiān)察，適合“S注入法”功能外，還具有消諧功能。