高压输电线路高阻接地故障检测新方案分析

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1、上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本

2、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海交通大学硕士学位论文第一章绪论第一章　绪论1.1引言继电保护是电力系统的重要组成部分，对保证系统安全运行起着非常重要的作用。任何带电设备在任何时候都必须处于被保护状态。高压输电线路由于电压等级高、输电距离长、输送容量大，对继电保护的要求很高，表现在必须快速切除故障，要有高度的可靠性、选择性

3、和足够的灵敏度。输电线路故障不但会降低电网供电的可靠性，还会严重影响电网的安全稳定运行。根据过渡电阻的大小不同，线路故障可分为低阻故障和高阻故障。低阻故障会导致故障点附近的电压急剧下降、电流急剧增大，这种故障常规保护能够可靠检测和处理；但高阻故障引起的电压、电流突变量很小，从而增加了检测的难度，常规保护可能无法可靠动作。我国国土面积广阔，地形地貌复杂，线路由于绝缘子闪络、雷击、山火火焰对线路放电，以及线路与树枝或其它表面等发生有害电气接触都可能引发高阻接地故障，而这种不易察觉的故障的存在可能会导致电力系统出现更严[1]重的故障。因

4、此，研究高阻接地故障的特征、影响因素，寻找快速、可靠的检测方案具有重要的现实意义。1.2高阻故障的特点1.2.1高阻故障的类型及影响高阻故障可分为接地和不接地两种类型。第1页上海交通大学硕士学位论文第一章绪论不接地故障即相间故障，例如外物搭在两相线路之间时可能发生。线路的相间过渡电阻是电弧电阻，电弧电阻是非线性的，其数值约为系统阻抗（电源阻抗与线[2]路阻抗之和）的5％，对保护影响不大。接地故障包括单相接地和多相接地。接地故障中两相短路经电阻接地的接地电阻可能较大，但相间距离继电器的动作不受接地电阻的影响。而单相接地故障的接地电阻

5、若为高阻，则会使其无法正确动作。根据各种故障的统计分析，在短路故障中，单相接地故障的次数占所有故障类[3-5]型的90%以上，并且从录波分析中发现，在相间故障中，相当一部分是由单相接地故障发展而来。因此，输电线路高阻故障的研究应主要针对单相高阻接地故障。1.2.2高阻接地故障的主要特征（1）故障突变量小：高阻接地故障发生时，由于过渡电阻很大，因此引起的故障电流突变量很小，而且电流波形极不规则；电压降也很小，三相电压依然几乎对称，从而检测难度很大。（2）电弧：高阻接地故障发生大多是电弧故障。由于电弧阻抗高、变化大，维持电弧的故障电流

6、可能非常小，且波动大，很难被常规保护可靠检测。除此之外，高阻接地故障还表现出随机性大、电流水平不稳定、存在谐波和高频分量等特征。1.2.3影响高阻接地故障发生数量的因素目前关于高阻接地故障的统计数据很少，不过根据线路巡检人员的实地观测，发现发生高阻接地故障而保护不能正确动作的情况比人们预期的要严重得多。影响[7]高阻接地故障发生数量的因素包括：电压水平、线路类型以及线路使用时间等。电压等级：中低压配电网馈线和高压、超（特）高压输电线路都可能发生高阻故障。配电线路因为杆塔低，更容易接触树枝等接地物体，所以发生高阻接地故障第2页上海交

7、通大学硕士学位论文第一章绪论的概率较大；但高压输电线因雷击、山火火焰等也会出现高阻接地故障，且一旦故障，对电力供应的影响显著。因此，由于系统结构以及国情的差别，国外对高阻接[7-10]地故障的研究主要集中于25kV及更低电压等级的配电系统；而国内的研究除了配电网、6kV煤矿供电系统以外，也对110kV及以上电压等级的大接地电流系[1,11-14]统展开研究。线路类型：电缆和架空线都可能发生高阻故障。电缆铺设在地下，受环境因素影响小，发生高阻故障的概率相对较低；而架空线路在室外受环境影响大，风灾、树枝放电、山火火焰、雷击等都可能引发

8、线路高阻故障。因此目前对线路高阻接地故障的研究大多针对架空线路，以及由地下电缆和架空线路分段连接的混合线路。线路使用时间：状况欠佳的、经历过严重风灾或严重过负荷的、与树枝等发生过放电或其它类型故障的线路容易受高阻接地故障影响。新架空线绝缘好，不容易