用PLC实现的通用漏电保护装置的研究.doc

PAGE PAGE 1 用PLC实现的通用漏电保护装置的研究 可编程序控制器应用 ￡垒e塑!!Q! lt;电气自动化)2003年第25卷第1期 用PLC实现的通用漏电保护装置的研究 StudyofGeneralEarth—faultProtectionEquipmentRealizedbyPLC 四川师范大学工程技术系(成都610071)吴志刚 (SiChuanNormalUm~rsay)WuZhigang 攀枝花矿务局电厂陈立伟 ChengLiwei 摘要:本文分析了小电流接地系统在两种不同的中性点运行方式下发生单相接地故障时零序电流的分布规律,提出了一种通用的漏电 保护原理,并以此为依据设计了一套用PLC实现的自动检测漏电保护装置. 关键词:漏电保护零序电流谐波PLC Abstract:Thisarticleanalyzesthedistributionofzero-currentwhenearth-fauhoccurringintwodifferentrunningmodesofsmallcurrentpower system,itputsforwordangeneralearth-faultprotectivetheoryanddesignsanequipmentrealizedbyPLCaccordingtothistheory. Keywords:ea/~h-fauhprotectionzero-currentharmonicwavePLC 【中圈分类号】TM771【文献标识码】A【文章编号】1000.3886(2003)O1.0065.03 1引言 安全性和可靠性是工矿企业对供电系统的基本要求,但是 输电线路故障又不可避免.据统计,在电缆输电线路中发生单相 接地短路(或漏电)的率最高,为了及时发现和处理这类故障,防 止事故的扩大,一般企业都装设了高压漏电保护装置.在众多漏 电保护原理中,目前可靠性最高应用极广的是零序电流方向保 护. 我国6—63kV电力系统普遍采用中性点不接地的运行方式, 随着系统规模的扩大和供电范围的增加,电网的电容电流越来越 大,为了防止系统在发生漏电故障时大电容电流可能引发的严重 后果,部分企业采用了中性点经消弧线圈接地的中性点运行方 式,以期利用故障时消弧线圈上的电感电流抵消电网中的电容电 流,达到减小故障电流幅值,增加系统安全性的目的. 随着时代的发展,传统的继电器一接触器式的漏电保护装置 的缺点已越来越明显,而诸如单片机之类的微机保护装置经一段 时间的实际使用,不少单位都不同程度的存在使用和维护问题, 有些地方甚至因为技术力量不足等原因而将装置长期闲置.另 外,我国现有的漏电保护装置基本上还是针对中性点不接地的运 行方式而设计的.因此,开发一种能同时适用于不同的中性点运 行方式,能适应各种复杂的工业环境,便于现场工程技术人员使 用和维护的漏电保护装置具有重要的现实意义. 2装置的工作原理 由零序电流方向保护原理可知,电力系统正常工作时,中性 点对地的零序电压非常小,而当发生单相接地(或漏电)故障时, 零序电压明显增加,且故障线路和非故障线路中的零序电流分别 滞后和超前于零序电压约9O度.按照这一规律本装置利用零序电 压的大小作为漏电故障发生的基本标准,起动保护装置,再根据 各支路中零序电流 与零序电压的方向 关系来判断故障所 在的支路,达到选 择性保护的目的. 对于因其他非漏电 故障l+1/r1) Io2=U0(;∞C2+l/r2) =U0(jmC,+l/r3) los=102+Io3=Uo[j∞(c2+c,)+(1/n+lyr3)] 可见,它们都是电容性电流,而且大小和相位都可能不等.若 忽略各支路的绝缘电阻的影响,由上述各式将变为: Iol=j~oCiUo Io2=j∞C2U0 h3j~oC3Uo =Io2+=j∞(C2+C,)U0 ‘电气自动化)2003年第25卷第1期可编程序控制器应用 垒e!! 此时,各正常支路的零序电流都超前于零序电压Uo90度,故 障线路零序电流大小等于非故障线路零序电流之和,但相位滞后 于零序电压Uo90度,即 Iof=一Iox=一j’o(C2+C3)U0 这里的Io-,I,Io,,Ioz和10f均为零序电流,它们由各次谐波分量 组成,其中以基波分量为主.其中无论哪一次谐波的零序电流和零 序电压的关系都符合上述规律,都可以用于判断故障所在支路. 2.2中性点经消弧线圈接地系统的漏电保护原理分析 对于中性点经消弧线圈接地的系统,由于补偿电抗线圈产生 的电感性电流只流过故障支路,因此,非故障支路其电容电流的大 小和方向均保持不变.而对于故障支路,由于消弧线圈的补偿整 图2中性点经消弧线圈接地系统零序电流分布图 (图中各零序电流均只考虑五次谐波分量)