宁德10kV电网小电流接地选线装置的应用

郭茜婷

（国网宁德供电公司）

宁德10kV电网小电流接地选线装置的应用

郭茜婷

（国网宁德供电公司）

近年来，10kV电网接地故障的种类越来越多，也越来越复杂，小电流接地选线装置不正确动作现象时有发生，严重地影响宁德电网的供电可靠性，本文结合目前宁德10kV电网不同中性点接地方式及保护配置的特点，介绍了小电流接地选线装置的原理，对10kV小电流接地选线装置的不正确动作具体原因进行分析，找出10kV小电流接地选线装置在不同运行方式下不正确动作的客观原因以及在设计、设备选型、安装过程中的人为原因，提出关键问题的解决方案，进一步提高10kV系统供电可靠性。

小电流接地选线；运行方式；供电可靠性

1　宁德电网10kV系统接地方式及基本运行特征分析

至2015年8月，国网宁德供电公司在运行的变电站有126座，其中4座220kV变电站、11座110kV变电站及1座35kV变电站10kV系统采用经消弧线圈的接地方式，其余10kV系统均为不接地方式。由于1OkV馈线零序CT接地点安装不牢靠、感应电流过大等原因，各变电站的小电流接地选线装置仍存在选线不准等问题，因此均投发信（未投跳闸）。其余，不接地系统的变电站根据年均电容电流大小（35kV、10kV电网均为10A），逐步安排对电容电流超过限值的母线增配消弧线圈。

2　宁德电网主要接地方式的比较

近年来，由于宁德10kV电网越来越多的使用电缆作为供电线路，使得电容电流大幅度增加，宁德电网主要采用中性点非有效接地方式，总体划分为以下两类：中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。在这一类中性点接地系统中，当电网发生当电网发生单相接地故障时，虽然非故障相对地电压将升高至原来的倍，与线电压相当，但是电源电压仍然对称，同时，因为单相接地电流较小，故允许继续供电约2h。因此，在这种类型接地方式的电网中运行的电气设备，其绝缘必须按线电压设计。当然，在不同的接地方式下，发生单相接地的故障电流、电弧接地导致的过电压及铁磁谐振过电压也不尽相同。另外，由于中性点接地方式的不同，电网在发生单相接地故障时，零序电流的大小和方向都会发生变化，因此接地保护的原理因中性点接地方式的不同也各有区别。以下具体说说系统不接地与经消弧线圈接地这两种非有效接地方式的特点：

2.1中性点不接地方式

中性点不接地又称为对地绝缘方式，实际上是经过集中于电力变压器中性点的等值电容（绝缘状态欠佳时还有泄漏电阻）接地的，其零序阻抗多为一有限值，呈现容性，因接地程度系数k< 0，DU可能高于相电压，因此非故障相的工频电压升高会略高于线电压。宁德中压电网由于规模限制，多采用中性点不接地方式：当系统发生单相接地故障，故障电流为所有非故障线路电容性电流的总和，这个值是相当小的，对供电可靠性无较大影响。同时，由于各相间的电压维持不变，三相系统的平衡性未被破坏，允许继续2h。但是当接地电流较大时容易产生弧光接地过电压，使得系统安全性受到影响，要求系统具备较高的绝缘水平。

2.2中性点经消弧线圈接地方式

中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将反映相同电压等级的所有对地电容电流大小。近年来，由于系统越来越复杂，容量越来越庞大，导致了故障相发生后对地电容电流过大，在接地点产生较大的电弧接地过电压，导致非故障相对地电压增加、绝缘损坏甚至造成两点或多点接地短路，使事故范围扩大。因此，必须限制电容电流。限制电容电流的方法主要有两种：淤采用变压器或母线分列、分段或分区供电，减少系统规模。然而，这样做的后果是增加了经费，且又导致变压器的容量上不去以致降低了功率因素，且与城市寸土寸金的土地相矛盾，俨然是十分不经济的。于采用经消弧线圈接地的方式，用消弧线圈的电感电流来抵消电网对地的电容电流。

3　小电流接地选线装置不能可靠动作的原因及运维过程中存在的问题

如上文所述，若配电网发生永久性的单相接地故障，三相线路中的非故障相电压会上升倍，当发生间歇性弧光接地时，还会产生高于相电压值2.5耀3倍的过电压，一点接地短路故障发展成为相间短路和多点故障，不仅影响电力系统安全运行，而且故障点所产生的电流还可能危及人身安全。因此，当小电流接地系统发生单相接地故障后，为避免不必要的损失，及时找出故障点成为一项重要任务。

单相接地故障的定位和选线作为供电领域中一项重要的实用技术，经过多年的研究和发展，虽然在理论上取得一定的突破，但在实用的定位和选线技术上目前发展状况仍然不够理想，目前已有的选线装置在可靠性和准确性还达不到使用标准。到目前为止，尚无准确可靠的微机选线装置可以准确判断故障线路，使得大部分变电站不得不采用原始的拉入法判断故障线路，这样大大降低了供电的安全性和智能性。单相接地故障的定位和选线的难点主要包括以下几个方面：

3.1零序电流互感器选型不当或安装错误将导致接地选线装置不可靠动作

淤在对零序电流互感器安装过程中，需选择合适的零序CT变比，若过小故障时的电容电流容易造成零序CT饱和，二次电流畸变导致小电流接地选线装置不能可靠动作。因此，在造价允许的范围内选择高精度、高灵敏度、合适CT变比的零序电流互感器十分重要；于零序CT的极性端（标有“P1”、“L1”）应指向母线，二次测的极性因与一次侧一致，否则零序电流会直接流入大地而无法通过小电流接地选线装置，造成其不正确动作。

3.2故障稳态信号微弱，难以检测

在各种中性点接地方式中，故障时产生的电流最小的是中性点经消弧线圈接地方式，故障电流比正常线路流过的电流信号还要微弱，其中电流的有功分量和谐波分量就更小。这是基于稳态分量故障选线技术所面临的主要问题之一。

3.3日常运行维护过程中存在的问题

小电流接地选线装置在日常维护中通常存在以下几个方面的问题：淤由于运规未要求选线装置信号接入后台机，而宁德全市变电站均已改为运维管理，大部分变电站为无人值守变电站，运维人员无法实时掌控其动作情况；于小电流接地选线装置厂家多，产品的性能及技术支持服务良莠不齐，影响日常的运维；盂动作事件记录不完善：大部分小电流接地选线装置动作记录模块中无法体现具体的接地线路，只能通过故障发生的时间对应查找，特别是早期投运的选线装置甚至没有事件记录的功能；榆大部分装置无对时功能，使得在进行装置动作正确性判断时，无法确认动作时间，或常常出现装置与后台报文时间不一致，影响对装置正动率的统计。

4　提高小电流接地选线装置接地故障判别准确率的改进方案

宁德市配电网络的小电流接地选线装置普遍准确率较低，在出现接地故障时还经常要采用拉路检查的故障排查模式，已成为配网发展的制约，为提高供电可靠性改变这一现状，需从以下几个方面着手予以解决：淤装置选型方面：从选线的效果来看，以稳态信号作为主要判据的装置选线正确率较低。去年至今，国网宁德供电公司投运了3套采用暂态分量和特征频带选线装置的小电流接地选线装置，依据目前的选线情况，其故障判别的准确率高达100%。今后应选择以暂态信号为主要判据，融合其它判断条件的装置，以确保选线正确率；于加强对小电流接线选线装置的运行维护和验收管理：将小电流接线选线装置纳入继电保护验收管理，对于零序CT选线装置、电流电压回路，按照继电保护的标准验收，加强运行维护和定检，定期对选线结果正确率进行统计分析，尽早发现家族性缺陷并解决；盂局部试点10kV不接地系统经小电阻接地，该运行方式已在越来越多的供电局试点并得到广泛应用。这种接地方式有以下优点：消除了PT谐振弧光过电压避免了人身死亡事故；提高10kV设备的绝缘余度；避免了同一段开关柜绝缘损坏而引起火烧连营；结构简单，维护方便；榆投入10kV线路的零序电流保护，在小电流接地选线装置无法准确动作的情况下，由线路的零序保护快速反馈接地故障，再由运维人员进行相关操作。

5　结语

小电流接地选线作为配电网络接地故障的一种主要检测手段，提高选线准确率，对于提高供电企业的供电可靠性和供电质量有着重要的意义。国网宁德供电公司在积累小电流接地选线运行经验的同时，也在探索有效的选线方案。随着硬件技术的发展，暂态量选线装置由于其高采样率和高速率CPU的应用，其正确率已达到较高的水平。配电系统经小电阻接地，增强了接地故障特征电流量，为零序电流保护的正确动作奠定了基础，可以实现接地故障的快速切除，为人身和设备安全提高了更加可靠的保障，建议考虑将小电流接地选线装置作为新建变电站的标准配置予以推广，同时逐步为未安装的变电站补充安装。

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TM862

A

1673-0038（2015）49-0247-02

2015-11-20

郭茜婷（1989-），助理工程师，大学本科，主要从事继电保护管理，主配网定值计算工作。