小电流系统接地选线装置.docx
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小电流系统接地选线装置
LR-XD小电流接地选线装置
使
用
说
明
书
保定蓝瑞电气科技有限公司
.概述
我国城市电网及厂矿企业的中压系统，一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式，简称小电流接地系统。
当小电流接地系统中发生单相接地时，由于故障点电流较小，且由于系统三相电压仍然对称不影响对负荷的正常供电，一般允许继续带故障运行1-2小时。
但长期运行，由于非故障的两相对地电压升高
倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。
同时，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。
因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除,以防止单相接地故障进一步扩大。
微机型小电流接地选线装置是我公司科技人员在总结了十几年来国内各种小电流接地选线装置成功、失败的经验和教训之后，研制出的新一代小电流接地选线装置。
该装置在软硬件的设计上进行了重大改进，使装置工作稳定，无需调试，整定方便，选线更加准确。
.装置的主要特点
1.全新的硬件系统，设计采用高速CPU，程序功能分配更加合理，运行更加稳定
2.整机为插件结构，插件方式为后插拔，维修及更换部件方便；强弱电彻底分离，抗干扰性能强。
3.综合利用暂态过程的小波分析法及稳态过程的谐波分析法多种选线方案，提高选线的准确率。
4.人机界面非常友好，采用大屏幕汉字显示液晶屏，实时帮助，信息量大，调试方便，操作简单。
5.装置具备完善的自检，自复位能力。
6.数据交换通道有三种硬件通讯接口：
三线RS-232C接口、二线RS-485接口、四线RS-422接口。
适用于无人值班变电站或综合自动化设备。
7.线路报警输出方式：
可以编码（BIN）输出、一对一报警输出。
8.本装置可以储存20组接地追忆信息，掉电不消失。
9.现场CT变比、启动电压可软件设定，现场不需调整。
10.接地报警功能，可设置为延时报警。
11.跳闸功能，可设置延时跳闸或不跳闸。
12.无需调试，维护简便。
.装置技术参数
1.电压等级：
1～2种
2.母线段数：
1～4段
3.出线数：
≤36，每段母线并联运行出线数不限，可以任意组合
4.接地方式：
适用于中性点不接地、消弧线圈接地或电阻接地系统
5.出线方式：
电缆或架空线
6.零序电流输入范围：
0～1000mA（大于时，订货时须声明）
7.零序电压输入范围：
0～300V
8.机内PT、CT隔离器功耗
PT<0.2VA输入额定电压100V
CT<0.1VA输入额定电流1A
9.报警输出触点容量：
AC250V5A；DC30V5A
10.线路报警触点容量：
AC250V5A；DC30V5A
11.额定工作电压：
AC/DC220V20%；DC110V±20％（订货时声明）
12.整机功耗：
<25W
.使用环境条件
1.环境温度：
-10C～+50C
2.大气压力：
80～110KPa
3.空气相对湿度：
90％（25C）、50％（40C）
4.使用地点不得有爆炸危险的介质，周围介质中不得含有腐蚀和破坏绝缘的导电介质或气体，不允许环境充满蒸汽及含有较严重霉菌存在。
5.安装地点应具有防御风、雨、沙和防尘设施。
.型号说明
LR-XD1
六．装置的基本原理
我们采用谐波分析法，结合暂态过程的小波分析法与稳态过程的零序能量法，采用微机实现智能选线方法。
其工作原理如下：
当小电流系统发生单相接地时，故障线路零序电流为其它非故障线路零序电流之和，原则上它是这组采样值中最大的，但由于CT误差、信号干扰以及线路长短差别悬殊，有可能在排序时排到第二、第三，但不会超出前三，这一步为初选，所采用的原理是相对概念（在现行运行方式下，取前三个最大的）。
第二步，在前三个信号里，采用相对相位概念即用电流之间的方向或电流与电压之间的超前与滞后关系，进一步确定是前三个中的哪一个故障，还是母线故障，而零序电流二次侧幅值可在1～1000mA之间变化。
由于采用双重判据，而且使用的都是相对原理，克服了运行方式变化、接地电阻及线路长短的影响，并且不需整定。
小波分析法利用接地初始时的一段波形来分析。
每条线路，由于长短不一，阻抗值不同导致暂态过程中零序电流所含的谐波分量不同，线路越短，高频分量越多。
小波分析法提取某一频率段的谐波分量后，各支路的零序电流分布也满足上述结论。
而且，突出的优点是，这种分析法能克服消弧线圈和CT不平衡的影响，这是因为，消弧线圈在暂态过程中还未起作用，而CT不平衡电流分量已被滤去（选择频段时去掉基波分量）。
但小波分析法在稳态时要同谐波法和能量法相结合。
整个装置工作过程如下：
系统无单相接地故障时，装置处于监视状态，液晶屏显示当前日期与时间，当PT开口三角输出零序电压大于整定值（出厂设置为30V）时，表示系统发生单相接地，此时CPU将采集的零序电压数据和所有的零序电流数据进行滤波、排序、判断、经过多次综合分析后，将接地故障信息（如接地起始时刻、故障线路号、故障当前时间等），送液晶屏显示，并将判断结果送继电器输出或串口输出。
七．装置外形尺寸及开屏尺寸图
装置最大外形尺寸图
装置开屏尺寸图
八、装置的使用
装置前面板如图所示
图8.1前面板示意图
8.1指示灯说明：
“运行”－当装置运行在监视状态下时，此指示灯亮。
“电源”－当装置上电，并且供电正常时，此指示灯亮。
“通讯”－当装置正常通讯时，此指示灯亮。
“报警”－当系统发生接地故障时，此指示灯亮。
“越限”－当系统零序电压超过设定值时，此指示灯亮。
8.2按键说明：
“复位”－整机硬件复位；
“设置”－进行参数修改设置；
“确定”－确认当前操作；
“上页、下页”－菜单选项或信息超过一屏时的翻页键；
“↑↓←→”－操作光标上、下、左、右移动；
8.3运行：
装置的操作可分为运行和设置两部分。
主菜单
▷1.装置投运5.故障记录
2.参数设置6.系统信息
3.通讯设置7.母联状态
4.时钟校准8.调试
装置开机进入主菜单如图8.2所示，在主菜单中按“↑”、“↓”、“←”和“→”可以移动光标位置，按“确认”键进入所选子菜单中。
图8.2主菜单画面
装置在正常运行时，液晶显示屏最下行显示当前系统日期和时间。
如要对装置进行操作，可以按“设置”键进入图8.2所示主菜单。
小电流接地选线装置
运行监测中
07年01月15日
10时15分20秒
图8.3运行画面
在运行监测画面，如果装置监测到系统出现接地故障，就会自动显示如下的接地故障信息画面如图8.4所示，在此画面中，除非故障被排除，否则装置不响应任何操作。
接地故障信息
接地母线：
01
接地线路：
15
起始时间：
07年01月10日
08时33分12秒
当前时间：
07年01月10日
08时34分14秒
图8.4故障画面
8.4复位
本机设有“复位”键，若按复位键机器将重新运行。
但是用户设置的参数以及记忆的接地故障信息不丢失。
8.5各项参数设置
在主菜单图8.2界面下，移动“↑”、“↓”、“←”“→”光标选择“参数设置”，按“确认”键，进入参数设置如图8.5所示。
参数设置
▷1.线路编号
2.CT变比
3.线路告警
4.告警方式
5.零序电压
6.消弧线圈
图8.5参数设置
8.5.1线路编号设置
在参数设置菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择“线路编号”，进入线路编号设置菜单如图8.6所示。
在此菜单中按“↑”、“↓”、“←”“→”可以移动光标。
按“设置”键，光标“▷”变成修改状态“▶”，参数在修改状态时，移动“↑”、“↓”、“←”“→”键（分别表示为：
“+1”、“-1”、“乘10”和“除10”，）用对该参数数值进行修改整定。
修改完成后按“设置”键，光标“▶”所指参数的修改状态撤销，返回移动状态“▷”。
最后按“确认”键，使所修改的参数存储并生效。
线路编号
序号母线线路
01▷010001
02010002
03010003
04010004
05010005
06010006
图8.6线路编号设置
8.5.2CT变比设置
在参数设置菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择“CT变比”，进入CT变比设置菜单如图8.7所示。
在CT变比设置菜单中按“↑”、“↓”、“←”“→”可以移动光标位置。
按“设置”键，光标变为修改状态▶，移动“↑”、“↓”、“←”和“→”可对参数进行修改。
CT变比1
线路变比线路变比
0001▷100:
10007100:
1
0002100:
10008100:
1
0003100:
10009100:
1
0004100:
10010100:
1
0005100:
10011100:
1
0006100:
10012100:
1
图8.7CT变比设置
8.5.3线路告警设置
在参数设置菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择“线路告警”，进入线路告警设置菜单如图8.8所示。
在线路告警设置菜单中按“↑”、“↓”、“←”和“→”可以移动光标位置，按“设置”键，光标“▷”变成修改状态“▶”，参数在修改状态时，移动“↑”、“↓”键用对该参数数值进行修改整定。
修改完成后按“设置”键，光标“▶”所指参数的修改状态撤销，返回移动状态“▷”。
最后按“确认”键，使所修改的参数存储并生效。
当修改告警允许禁止参数时，只有“↑”、“↓”键有效，且定义为当前参数取反。
线路告警
线路延时告警
0001▷0001允许
00020001允许
00030001允许
00040001允许
00050001允许
00060001允许
图8.8线路告警设置
8.5.4零序电压设置
在参数设置菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择“零序电压”，进入零序电压设置菜单如图8.9所示。
在零序电压设置菜单中按“↑”、“↓”、“←”“→”及“设置”键，进行零序电压的设置。
零序电压设置
启动电压告警电压
母线一：
▷030V100V
母线二：
030V100V
母线三：
030V100V
母线四：
030V100V
图8.9零序电压设置
8.5.5消弧线圈设置
在参数设置菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择“消弧线圈”，进入消弧线圈设置菜单如图8.10所示。
消弧线圈设置
▷母线一段：
无
母线二段：
无
母线三段：
无
母线四段：
无
图8.10消弧线圈设置
8.6通讯设置
在主菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择“通讯设置”，进入通讯设置菜单如图8.11所示。
通讯参数设置
装置地址：
▷001
波特率：
4800bps
通讯规约：
modbus
通讯方式：
485测量类型：
001
保护编号：
001动作类型：
001
事件编号：
001故障类型：
001
图8.11通讯参数设置
8.7时钟校准
装置带有硬件时钟，机器掉电亦不停止走时，以记录发生接地故障的时间。
正常运行未检测到接地故障时，本机屏幕显示当前的年、月、日、时、分、秒值。
本机刚投运或经一段时间运行后，需校准时间。
在主菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择时钟校准，进入时钟校准菜单如图8.12所示。
在此菜单下，按设置键，光标△变为“▲”表示进入修改状态。
然后用“↑”、“↓”、“←”“→”键修改，修改完成后按设置键退出修改状态，光标“▲”返回移动状态“△”，修改完成后按确认键保存。
时钟校准
07年02月02日
△
09时08分08秒
图8.12时钟校准
8.8故障记录
在主菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择故障记录，进入故障记录菜单如图8.13所示。
在记录查看画面中，移动“上页”、“下页”键，查看各条记录。
本装置可最多保存故障记录20条。
1
接地故障信息
接地母线：
01
接地线路：
15
起始时间：
07年02月10日
08时33分12秒
终止时间：
07年02月10日
08时34分14秒
图8.13故障记录
8.9系统信息
在主菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择“系统信息”，进入“系统信息”菜单如图8.14所示。
在系统信息显示画面中，按“上页”和“下页”键查看当前系统的电压、电流各项数据。
图8.14系统信息1图8.15系统信息2
8.10母联状态信息
在主菜单下，移动“↑”、“↓”光标选择“母联状态”，进入“母联状态”菜单如图8.16所示。
母联状态显示画面显示当前系统的母联开关状态。
母联状态显示
母联一：
断开
母联二：
断开
母联三：
断开
母联四：
断开
图8.16系统信息
九、系统电容电流的估算
使用小电流接地选线装置，应先对系统电容电流作一估算。
一般来说，系统应按电压等级估算电容电流，每一电压等级总电容电流均应包括线路、母线及其它一次设备的电容电流。
实际计算时往往将变电站设备的电容电流纳入线路电容电流中的方法计算。
即：
Ic＝Σ
cable＋Σ
line
9.1电缆线路电容电流的估算
电缆线路的电容电流远大于架空线路的电容电流，必须单独计算，其值与电缆的截面积、电缆结构、额定电压密切相关，可参考表一进行估算。
表一给出了单位公里长不同类型电缆的电容电流值。
表一电缆线路电容电流的平均值单位：
A/KM
额定电压（KV）
电缆芯
截面积（mm2）
6
10
35
10
0.33
0.46
16
0.37
0.52
25
0.46
0.62
35
0.52
0.69
50
0.59
0.77
70
0.71
0.9
3.7
95
0.82
1.0
4.1
120
0.89
1.1
4.4
150
1.1
1.3
4.8
185
1.2
1.4
5.2
240
1.3
1.6
300
1.5
1.8
估算需将各类电缆电容电流分别求出，再求和，即为系统总电缆电流Icable。
9.2架空线路电容电流的估算
一般3～35KV架空线路每相对地电容为5000～6000pF，由此可以估算不同电压等级线路每公里的单相接地电容电流值，见表二。
考虑变电站设备的电容电流时，可用表二中增大的百分值予以修正。
表二无避雷线架空线单相接地电容电流平均值单位（A/KM）
额定电压
（KV）
每公里单相接地电流
（A/KM）
变电站影响接地电流
增大率（%）
6
0.02
18
10
0.03
16
35
0.10
13
9.3同杆双回路架空线
此时电容电流并非为单回线的两倍，将其等效为单回线计算电容电流为：
Ic＝（1.6～1.4）Id
式中：
Id为双回路中一回线的长度的电容电流，常数1.6对应35KV线路，1.4对应10KV线路。
十、零序电流互感器的选择
10.1零序互感器的选择
通过上述估算，可得到系统总的零序电流，然后进行CT选择，CT选择的基本原则时:
线路发生单相接地时，安装在该线路的零序CT二次侧能够提供大于20mA（且小于300mA）的零序电流。
设系统总的零序电流为Io,以一条线路零序电流为IL，CT变比KL（也称电流变换灵敏度）则应满足：
20mA≤（Io-IL）≤1000mA从而确定CT变比。
设计、使用单位如不能满足上述要求，请通知本公司按实际情况特制。
10.2零序互感器的安装
10.2.1对于架空出线
a）对于零序电压信号，PT采用开口三角接线形式；对于零序电流信号，有A、B、C三相CT时，采用零序过滤器形式，即如图（10.1）所示：
图（10.1）现场PT、CT信号箱
b）对于仅有A、C两相CT缺B相CT，注意应采用变比、精度与A、C两相完全一致的B相CT。
10.2.2对电缆出线：
C）PT信号采用开口三角形接线方式，CT信号采用套装零序CT的方法，且极性面朝上，零序CT二次
非极性端接地。
如图10.2所示
图（10.2）现场PT、CT信号箱
10.3安装要求
10.3.1零序互感器的安装要求
所有零序CT的极性必须一致，保证所有引入装置的CT的极性一致，极性面向上，二次非极性端接地。
零序互感器适用于电缆出线系统，一般加装于电缆头的下方。
零序互感器上方电缆外皮接地线必须穿过CT后在线路铡接地；零序互感器下方电缆外皮接地则不能穿过零序互感器,避免形成短路环。
注意：
电缆固定卡子与电缆外皮应绝缘；严禁接地线与固定卡子接触。
全部为电缆出线的系统，通常每条出线加装一零序互感器，二次线接入装置，CT的极性保持一致。
全部为架空出线的系统，通常只有A、C两相CT，这种情况下，B相必须加装CT，并与A相C相CT的精度变比等特性一致，接成零序过滤器形式，引入装置。
对于混合系统，即有架空出线，又有电缆出线的系统，三相CT零序过滤器方式产生的零序电流与电流互感器产生的零序电流的极性要一致。
10.3.2零序过滤器的安装要求
对于用零序过滤器提取零序信号的系统，做保护实验需将输入装置的零序电流入口短接以免损坏装置。
十一、定货须知
·请告知装置电源的类型：
交流、直流，电压大小。
·请告知是否需要通讯功能及选择何种通讯接口及通讯协议。
·请告知母线段数及选线回路数。
·请告知所需报警方式。
·请注意装置开屏尺寸大小。
附录1、装置外形及开屏尺寸图
附录2、装置后端子图
附录3、装置典型接线图
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