在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地故障的選線定位和消除系統(tǒng)的鐵磁諧振，都是備受關(guān)注的研究課題。“S注入法”的選線定位原理，成功地解決了選線定位問題，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)，取得了較好的應(yīng)用效果。電網(wǎng)的鐵磁諧振，主要是由電壓互感器的勵(lì)磁電抗與系統(tǒng)分布電容間發(fā)生諧振引起的，通過對(duì)電壓互感器特殊接線，改變其勵(lì)磁電抗的大小，有望能解決鐵磁諧振問題。但特殊接線可能會(huì)對(duì)“S注入法”向系統(tǒng)注入信號(hào)產(chǎn)生影響。
本文在簡(jiǎn)要介紹“S注入法”選線定位原理的基礎(chǔ)上，對(duì)電壓互感器的特殊接線方式進(jìn)行了分析，論證說明了這些特殊接線方式既能夠滿足消諧的需要，又可以適合于“S注入法”選線定位。
1“S注入法”原理
“S注入法”是1993年曾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，用尋跡原理即通過檢測(cè)、跟蹤該信號(hào)電流的通路來實(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⑴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。可見，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。
2 “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的變比為線路接于三相PT二次中性點(diǎn)為N端子之間，線圈接三相PT二次中性點(diǎn)為L(zhǎng)端子之間，三繞組的同名端如圖2所示。正常運(yùn)行時(shí)，只有正序電壓，零序電壓互感器T0三線圈電壓為零。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí){以A相為例}，UAN=0,UBN=UBA,UCN=UCA,用對(duì)稱分量法對(duì)三相電壓進(jìn)行分解，其向量圖如圖3所示。
由圖3可知，單相接地后的電壓只包括正序分量，UA1，UB1，UC1和零序分量UA0、UB0、UC0，而且正序電壓和零序電壓大小相等。正序電壓和零序電壓在PT一次側(cè)的分布如圖2所示：由于PT一次側(cè)零序阻抗為零，所以零序電壓UA0=UB0=UC0=U0，存在于零序PT一次側(cè)，而正序電壓UA1，UB1，UC1分別存在于A、B、C三相PT的一次線圈上。也就是說，由于三相PT開口三角接線改為三角形接線，使三相PT零序阻抗為零使得三相PT與零序PT進(jìn)行了明確的分工——三相PT對(duì)正序電壓進(jìn)行變換，零序PT對(duì)零序電壓進(jìn)行變換。PT一次明確后，不難求得PT二次電壓如圖4所示，圖4(a)為相電壓分析圖，又圖可見，當(dāng)A相接地時(shí)，PT二次UaN=0,UbN=100V,UCN=100V;圖4(b)為零序電壓分析圖，由圖可見，ULN=57.8+33.3=91.1V。
由以上分析可知，加裝零序PT電壓互感器接線(圖2)與普通的電壓互感器接線(圖1)有如下異同：
(1)兩種接線在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下和單相接地情況下，可以得到同樣的相電壓效果；
(2)在單相接地情況下，前一種接線二次零序電壓為3U0=91V，而后一種接線電壓3U0=100V；
(3)前一種接線一次側(cè)零序勵(lì)磁阻抗為后一種接線的三倍，所以改為前一種接線可以有效地避開與母線對(duì)地分布電容的諧振；
(4)“S注入法”應(yīng)用與兩種接線方式具有同樣的效果。
3 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。
4 結(jié)論
“S注入法”選線原理因?yàn)橥ㄟ^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。
