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?！皊注入法”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系列選線保護已大量運行于國內(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磁電抗與系統(tǒng)分布電容間發(fā)生諧振引起的，通過對電壓互感器特殊接線，改變其勵磁電抗的大小，有望能解決鐵磁諧振問題。但特殊接線可能會對“s注入法”向系統(tǒng)注入信號產(chǎn)生影響。
本文在簡要介紹“s注入法”選線定位原理的基礎(chǔ)上，對電壓互感器的特殊接線方式進行了分析，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原邊被短接，暫時處于不工作狀態(tài)的接地相pt人為向系統(tǒng)注入一個特殊信號電流，用尋跡原理即通過檢測、跟蹤該信號電流的通路來實現(xiàn)接地故障選線定位。注入信號電流的基波頻率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。
正常運行時，uan=ubn=ucn=57.7v，uln=0v，主機不輸出信號電流。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(以a相接地為例)，uan=0v，ubn=ucn=uln=100v。主機根據(jù)pt二次電壓的變化，自動判斷為a相接地，并向an輸出信號電流，如圖1中虛線⑴所示。此信號電流必然感應(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并經(jīng)接地點入地。可見，只有故障線路的故障相才有此信號電流。因此，用尋跡原理可判斷出接地故障線路及接地點位置。
2 “s注入法”與電壓互感器接線分析
ty系列選線保護在運用實踐中，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二次中性點為n端子之間，線圈接三相pt二次中性點為l端子之間，三繞組的同名端如圖2所示。正常運行時，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{以a相為例}，uan=0,ubn=uba ,ucn=uca ,用對稱分量法對三相電壓進行分解，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進行了明確的分工——三相pt對正序電壓進行變換，零序pt對零序電壓進行變換。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，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系列選線保護時，既省去了外加零序pt，又使接線簡單，還具有消諧功能，兩者配合默契。
4 結(jié)論
“s注入法”選線原理因為通過pt法注入信號電流，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。