1、配置故障记录设备的主要目标
故障记录设备是用于监测电力系统运行状态的自动化装置。在系统正常运作期间,记录设备并不会启动记录功能,而当系统遭遇故障时,该设备能够迅速响应并启动记录过程,直接捕捉并记录反映故障发生位置的电气参数。
2、故障记录设备的功能
(1) 准确评估继电保护和自动装置的工作表现。
(2) 正确分析事故原因,并研究预防措施。
(3) 识别继电保护和自动装置的缺陷。
(4) 发现一次设备的缺陷,及时排除安全隐患。
(5) 协助定位故障源头。
3、记录图表的分析应用
(1) 故障类型的识别
① 接地型与不接地型短路
② 单相故障与多相故障
③ 短路故障与断线故障
(2) 故障相别的判定
对于故障相而言,其电流和电压波形将同时出现明显的突变,即电流增大、电压降低。
(3) 断路器分合状态的检测
① 分闸时间
② 断路器的断弧分析
③ 重合闸分析
④ 振荡波形
(4) 故障电流、电压值的测量
4、分析记录图表的基本方法
(1) 当我们获得一张记录图表后,首先需要大致判断系统中发生了何种故障,以及故障持续的时间。
(2) 以某一相电压或电流的过零点作为相位基准,检查故障前电流电压的相位关系是否正确,是否为正相序,负荷角为多少度。
(3) 以故障相电压或电流的过零点作为相位基准,确定故障状态下各相电流电压的相位关系。
(4) 绘制向量图,进行深入分析。
5、精确读取时间信息
故障记录时间汇集柱图
(1) 故障持续时间
故障持续时间为从电流开始增大或电压开始降低至故障电流消失或电压恢复正常的时间,如图所示的A段,故障持续时间为60毫秒。
(2) 保护动作时间
保护动作时间是从故障开始到保护出口的时间,即从电流开始增大或电压降低到保护输出触点闭合的时间,如图中所有的B段,保护动作最快时间为15毫秒。
(3) 断路器跳闸时间
断路器跳闸时间是从保护输出触点闭合到故障电流消失的时间。如图所示C段,断路器跳闸时间为45毫秒,一般不使用断路器位置触点闭合或返回信号。
(4) 保护返回时间
保护返回时间是指故障电流消失时刻到保护输出触点断开的时间,如图所示D段,保护返回时间为30毫秒。
(5) 重合闸装置出口动作时间
重合闸装置出口动作时间是从故障消失开始计时到发出重合命令(重合闸触点闭合)的时间,如图所示E段。图中重合闸动作时间为862毫秒。
(6) 断路器合闸动作时间
断路器合闸时间是从重合闸输出触点闭合到再次出现负荷电流的时间。如图所示F段,断路器合闸时间为218毫秒。
6、电流、电压有效值的读取
7、电流、电压相位的读取
可以利用故障波形图中的电流、电压波形,测量故障期间电流、电压的相位,分析故障时的阻抗角。可以通过测量电流、电压波形过零的时间差来计算相位。若电流过零时间滞后于电压过零时间,则称之为滞后相位;反之则为超前相位。图中电流过零变负之后电压过零变负约4毫秒,相当于滞后角18°×4=72°(18°=一个波形周期即2π/周期T=2π/(1/50s)=2π/20毫秒)。由此可以判断故障发生在正方向(相对于本站母线)。并且从这种阻抗角可推断是小路金属性接地故障。若实测电流超前电压110°左右,则表明是反向故障。根据所得的短路电压及短路电流IKB对短路电压UKB的相位,可以画出故障的向量图。
8、典型故障波形分析
(1) 单相接地故障分析
① 一相电流增大,一相电压降低,出现零序电流、零序电压;
② 电流增大、电压降低为同一相别,零序电流相位与故障相电流同向,零序电压与故障相电压反向;
③ 金属性接地故障时,故障相电压超前故障相电流约80°左右,零序电流超前零序电压约100°左右,负序电流超前负序电压约100°左右;
④ 在电力系统中如果有较多的接地中性点,则零序阻抗相对较小,电压短路电流较大;
⑤ 如果是中性点不接地系统,忽略电容电流后,其零序阻抗接近无穷大,单相接地故障相电流为零;
⑥ 一般情况下保护安装处的两个非故障相电流不会是零,他们的幅值相等,他们的相位有可能与故障相电流的相位相反(C1=C2>0),也有可能与故障相电流的相位相反(C1=C2
A相单相接地短路k(1)典型录波图
A相单相接地短路K(1)典型向量图
故障记录图表波形特点
① 一相电流增大,一相电压降低;出现零序电流、零序电压
(负荷此条件,可以确定系统发生了单相接地短路故障)
② 电流增大、电压降低为同一相别
(符合此条件,可以确定电压、电流相别没有接错)
③ 零序电流相位与故障相电流同向
零序电压与故障相电压反向
④ 故障相电压超前故障相电流约80°左右
零序电流超前零序电压约110°左右
(2) 两相短路故障分析
故障性质
① 两相电流增大,两相电压降低,电流增大、电压降低为两个相同相别,没有零序电流、零序电压;
② 故障相电压总是大小相等,数值上为非故障相电压的一半,两故障相电压相位相同,与非故障相电压方向相反;
③ 两个故障相电流基本反向;
④ 故障相间电压超前故障相间电流约80°
⑤ 如果各序电流的分配系数都相等,此时非故障相电流才是零;
⑥ 经过渡电阻短路时的电流、电压与金属性短路时的电流、电压差别不是很大;
AB两相短路k(2)典型录波图
AB两相短路K(2)典型向量图
故障记录图表波形的特点
① 两相电流增大,两相电压降低;没有零序电流、零序电压;
② 电流增大、电压降低为相同两个相别
③ 两个故障相电流基本反向;
④ 故障相间电压超前故障相间电流约80°左右
(3) 两相接地短路故障分析
故障性质
① 两相电流增大,两相电压降低,出现零序电流、零序电压;
② 电流增大、电压降低为相同两个相别;
③ 零序电流向量为位于故障两相电流间;
④ 没有过渡电阻影响时,故障相间电压超前故障相间电流约80°左右,零序电流超前零序电压约110°;
⑤ 由于三相不平衡或其它原因,通常在正常运行情况下就有零序电流或电压,为可靠地检出接地故障也可采用零序变化量的方法,考虑到在相间短路时由于电流互感器暂态过程的影响也可能短时出现零序电流,可防止回路断线对判别的影响。
AB两相接地短路K(1.1)典型录波图
AB两相接地短路K(1.1)典型向量图
故障记录图表波形特点
① 两相电流增大,两相电压降低,出现零序电流、零序电压;
② 电流增大、电压降低为相同两个相别;
③ 零序电流向量为位于故障两相电流间;
④ 故障相间电压超前故障相间电流约80°左右,零序电流超前零序电压约110°左右。
(4) 三相短路故障分析
故障性质
① 三相电流增大,三相电压降低;
② 没有零序电流、零序电压;
③ 故障相电压超前故障相电流约80°左右,故障相间电压超前故障相间电流同样约80°左右。
三相短路K(3)典型录波图
三相短路K(3)典型向量图
故障记录图表波形特点
① 三相电流增大,三相电压降低;
② 没有零序电流、零序电压;
③ 故障相电压超前故障相电流约80°左右;
④ 故障相间电压超前故障相间电流同样约80°左右;
(5) 单相断线故障
故障性质
① 断线相电流为0;
② 在断线处两侧均要有接地中性点才能有零序电流;
③ 全相运行线路中零序电流小于非全相运行线路中零序电流;
④ 全相运行线路中负序电流小于非全相运行线路中负序电流;
⑤ 断相处在保护正方向时,零序电压滞后零序电流约100°左右,断相处在保护反方向时,零序电压超前零序电流约80°左右;
⑥ Z00>Z11时,非故障相电流减小,Z00=Z11时,非故障相电流不变,Z00
(6) 两相断线故障
故障性质
① 断线相电流为0;
② 在断线处两侧均要有接地中性点才能有各序电流;
③ 断相处在保护正方向时,零序电压滞后零序电流约100°左右,断相处在保护反方向上时,零序电压超前零序电流约80°左右;
④ Z00>Z11时,非故障相电流减小,Z00=Z11时,非故障相电流不变,Z00