浅析小电流接地系统在配电线路中的应用

杨硕彦 陈红伟

【摘 要】 近年来，随着配网的逐步改造，电力系统对供电可靠性的要求越来越高；电力重要用户及居民生活用电对电能的依赖程度日趋攀升，他们对电力行业的服务要求标准也越来越高。但是，由于种种原因，导致线路故障跳闸时有发生。尤其小电流接地故障，不易查找，若不及时解决，会导致故障进一步扩大，造成大面积停电。由于电能的广泛应用，而配电线路又容易出现接地故障，人工检测故障又不易现实，系统智能化小电流接地选线装置就应运而生，既操作方便，实用性又高。因此，小电流接地系统在配电线路中起到了积极的作用。

【关键词】 小电流接地系统 应用

1 基本概念

1.1 小电流接地选线装置的概念

小电流接地选线装置，简称小电流接地选线或小电流。是电力行业使用的一种保护设备。该设备适用于3—66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地选线，用于电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、冶金等大型厂矿企业的供电系统，能够指示出发生单相接地故障的线路。

1.2 小接地电流系统的概念

中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地短路电流比负荷电流小很多，这种系统称为小电流接地系统。一般在66kv及以下系统常采用这种系统。

2 小电流接地系统具有的特点

随着配电系统的逐步增大，如变压器容量及出线的增多，当发生单相接地时，接地电容电流会很大，可能造成“弧光接地过电压”，伤害设备绝缘，造成设备损坏事故。

目前，我国大多数配电系统采用的变压器是一个具有“中性点”的“星形”接线的接地变压器，通过这个星形接线的变压器，可使消弧线圈能够接到中性点上。当发生单相接地时，用消弧线圈的电感电流来平衡接地点的电容电流，以避免形成弧光接地过电压。

2.1 小电流接地系统存在的危害

（1）非故障相电压升高，危害电网绝缘。正常情况下，非故障相电压升高1.732倍（也就是√3）。接地点间歇拉电弧，线路电容反复充电，电压升高可达3.5倍。

（2）接地电弧长期存在，可能烧坏接地点绝缘，造成相间短路故障。

（3）继电保护配置困难：1）故障电流微弱，接地电弧不稳定，接地故障选线的问题一直没有得到很好地解决；2）许多供电部门仍然拉路法选择接地线路；3）供电瞬时中断，影响用户用电设备正常工作，甚至可能造成停电事故。

2.2 小电流接地系统优点

（1）主要是避免接地故障跳闸，提高供电可靠性。大部分情况下，接地电弧能够熄灭，电网自动恢复运行。

（2）接地电流小，可防止事故进一步扩大。

（3）大大降低线路跳闸率。据我公司某变电站统计数据：采用小电流接地运行方式10KV线路平均每年跳闸26次，改造前经小电阻接地之后平均每年跳闸48次，由此可见，采用小电流接地运行方式跳闸率减少近50%。

3 一般在生活、生产中常见的故障

（1）电动机绕组单相绝缘击穿对地放电；

（2）架空线路被树枝砸断或被吊车碰断；

（3）电缆被盗剥，引起单相电缆漏芯放电。

4 传统的单相接地处理方式

传统的单相接地处理方式是与电力调度密切联系，通过调整负荷和改变运行方式，采用逐条线路拉闸停电的办法查找接地故障线。这样会造成长时间的停电，反复的停、送电操作，很容易发生误操作事故，不利于供电系统的安全运行。带接地故障时间过长，还会造成用电设备因过电压而温度升高，绝缘损坏，并使接地故障扩大为短路事故。

5 装置介绍

随着微机技术的发展，出现了微机型的小电流接地选线装置（见图1），这种装置可以在不对线路拉闸停电的情况下找到故障线路，因此与传统检测方案相比有很大的优越性。

6 选线的方式

（1）小电流接地选线装置首先通过测量母线的零序电压判断哪段母线接地，然后，通过各条线路的零序电流和零序电压比较，零序电流落后序电压900，确定接地线路。

（2）判断母线接地后，通过探索跳闸，经重合闸延时后重合闸动作，自动合上开关，当零序电压仍然存在，表明“本线路未接地”，当零序电压不存在，表明“本线路接地”。

7 小电流接地自动选线的原理（见图表2）

8 微机型单相接地选线原理

8.1 比幅比相法

对于中性点不接地系统，比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。

8.2 突变量法

在消弧线圈两侧并联电抗器和开关，正常运行时并联电抗不投入运行，发生永久性接地故障后将并联电抗短时投入，持续5-10秒再断开，使零序电流发生5A的突变量，这个突变的电流只会在故障线路中体现出来。

8.3 首半波法

发生故障的最初半个周波内，故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反，因此可以通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线。

8.4 有功分量法、能量法

这两种方法的原理相同，对于中性点经消弧线圈接地系统，故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反，可以用这个特点进行选线。

8.5 谐波比幅比相法

对于中性点经消弧线圈接地系统，对谐波分量而言消弧线圈处于欠补偿状态。如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相；若所有线路零序电流同相，则为母线接地。

9 小电流接地装置在使用中具有以下优点

（1）不用整定，调试简单，维护量小，自动选择显示故障线路；

（2）选线方案优先，选线准确，带方向，可以区分线路和母线接地；

（3）记录接地初始时刻及累计时间，抗干扰功能强，数据采集精度高；

（4）装置不受系统运行方式，线路长短，接地电阻的影响；

（5）具有判断瞬间接地故障，可配置接地跳闸系统，实现自动跳闸；

（6）使用后大大方便了值班电工，减轻电气值班员的工作量，减少了故障查找时间，提高了工作效率。

10 结语

小电流接地选线装置的应用，很好地解决了供电系统线路单相接地选线问题，避免了以往在进行单相接地选线时，大量的倒闸操作以及对变电站安全运行造成的安全隐患，可大大提高供电的安全可靠性。同时也提高了查找接地点的效率。但是，由于系统发生接地的具体原因是非常复杂的，因此，在实际工作中线路单相接地时，应根据当时当地的实际情况准确地区分真假接地。然后，根据判断出的接地类别采用正确的方法进行处理。

参考文献

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