小电流接地系统接地故障选线方法

王健 王莉娜 高志国

摘要：由于我国经济和工业发展不断提升，对电力系统质量和可靠性的要求不断提高，为了保证电力系统的安全稳定运行，保证供电的持续可靠性。在电力系统出现接地故障时，能尽快找出故障线路并排除故障，以免事故扩大和设备损坏。利用小电流接地系统也称为中性点非有效接地系统，对66kV及以下电压等级中性点非接地系统、中性点为消弧线圈接地系统、中性点为电阻接地系统进行选线。中性点非接地系统和消弧线圈接地系统是最常见的两种小电流接地系统方式，本文主要是根据小电流接地系统运行方式进行问题分析。

关键词：小电流接地系统;故障选线;故障定位;

中图分类号：TM64     文献标志码：A

引言

目前研究的焦点主要集中在解决谐振系统故障特征不明显的问题上，依据稳态信号和瞬时暂态信号的分析方法，分析小电流系统单相接地与正常运行状态信息不同的特点进行分析，使小电流接地故障筛选方法思路清晰。

1、概述

单相接地故障是电力系统中较常见的一种故障。发生单相接地的原因有很多，发生单相接地最多原因：1）大风使绑扎在绝缘子上导线脱落接地;2）树木距离导线太近造成接地;3）雷雨天气线路落雷;4）绝缘子击穿。单相接地会产生谐振过电压，严重危害变电设备绝缘，会使配电变压器或避雷器等电气设备烧损，也可能造成严重的短路事故，破坏电力系统的稳定。当发生导线落地单相接地时还会使行人、巡线员造成触电伤亡事故。发生单相接地故障后，首先要进行选线，找出接地故障线路，将线路停电查找出故障点消除故障。为了准确及时的查找出接地故障线路，我们采用小电流接地选线装置也称为小电流接地保护，通过小电流接地选线装置能够指示出单相接地故障的线路，解决接地选线难的问题。小电流接地选线能够准确地判定出接地回路，使电气人员快速的排除单相接地故障，提高选线准确性，避免以往工作中选线准确率低的问题。目前的小电流接地选线设备较多，选线技术先进，解决了人工手动拉闸查找接地故障线路的方法和选线不准确的问题。

2、小电流接地系统发生单相故障时的现象分析

2.1中性点不接地系统

电网运行时，当中性点不接地系统发生A相单相接地时（图1），如果忽略负荷电流和电容电流在线路阻抗上的电压降，全系统A相对地电压均为零，A相对地电容电流也为零，同时B相和C相的对地电压和电容电流都升高 3 倍。中性点不接地系统发生单相接地时，在接地点要流过全系统的对地电容电流，如果此电流比较大，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压，从而使非故障相的对地电压进一步升高，容易使绝缘损坏，形成两点或多点接地，造成停电事故。

在故障瞬间，电网中各线路的故障相（A相）电压突然降低，其电容迅速放电，而非故障相电压突然升高，其电容迅速充电。在放电电流经过的回路中（通过母线流向故障点），电阻和电感都很小，因此放电电流振荡频率较高，可能达到几千赫兹，衰减很快。充电电流要通过电源形成回路，电感和电阻相对较大，因此充电电流振荡频率较低，只有几百赫兹，衰减较慢。故障相（A相）的暂态电流故障分量由本线路B、C相的暂态电流分量和健全线路各相暂态电流分量组成。

2.2中性点经消弧线圈接地系统

经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时（图2），与不接地系统相同的是：在故障线路中，暂态电流分量是由本线路非故障相的暂态电流分量和其他健全线路暂态电流分量组成。但由于消弧线圈补偿的存在，在故障线路故障相有感性暂态电流分量流过，而所有非故障相则仍然仅流过自身容性暂态电流分量。根据电感元件基本概念可知，在故障暂态过程中，电感的暂态电流分量是由工频电流分量和衰减的直流分量组成。又由于消弧线圈是电感性元件，高频暂态电流很少流过，因此，对于高频分量来说，相当于消弧线圈不接入电网。故障相流过的是振荡频率很高的放电电流。因此，上述故障线路故障相与健全相暂态电流故障分量之间的关系在消弧线圈补偿系统中是仍然存在的。

3、小电流接地系统故障选线方法

目前电力系统中的小电流选线装置采用的方法主要有零序电流比幅比相法、有功法、稳态零序电流比较法、五次谐波法等。

3.1 零序电流比幅比相法

零序电流比幅比相法在不接地系统中应用效果较好，使用较为广泛，在消弧线圈接地系统中效果不好。单相接地故障发生在相电压接近峰值时候，最大暂态零序电流比稳态零序电流可大10倍以上。在相电压过零值时，暂态零序电流的幅值也能达到未补偿的工频零序电流。故障线路从母线区段和所有健全线路之间串联谐振产生零序电流。间歇性接地电弧不稳定，产生高频暂态过程，直到故障消失。由于暂态信号强，使本方法充分利用暂态零序电流信号，提高了检测可靠性。

3.2 有功法

有功法是根据线路、消弧线圈都存在对地电导，线路中对地电导及消弧线圈存在电阻损耗，在故障电流中含有有功分量。非故障线路和消弧线圈的有功电流方向一致并且经过故障点返回，故障线路中有功分量比非故障线路要大且方向相反，依据这一特性找出故障线路。故障电流中有功分量非常小并且三相电路影响，致使灵敏度低。为了使灵敏度提高，有的装置采用瞬时在消弧线圈上并联接地电阻的方法加大故障电流中有功分量。

3.3稳态零序电流比较法

当中性点不接地系统发生单相接地故障时，流过故障元件的零序电流等于全系统非故障元件的对地电容电流之和。故障线路上的零序电流最大， 非故障线路零序电流方向与故障线路的零序电流方向相反。利用零序电流的相位和幅值的比较可以找出故障线路。

3.4五次谐波法

电力系统由于受到故障点线路设备等的非线性影响，线路电流中存有谐波分量，以五次諧波含量最大，发生单相接地故障时，会造成一定程度谐波分量增加。在中性点经消弧线圈接地的系统中，消弧线圈五次谐波呈现的感抗为5倍，线路分布电容五次谐波呈现的容抗为基波的1/5，消弧线圈起不到补偿谐波电容电流作用，故障线路的电流大小等于所有非故障线路的电流之和，方向与非故障线路的电流方向相反。

结束语

目前采用小电流接地选线的设备较多，但是在应用中也存有不同的问题，在出现单相接地故障时存在有误判断的现象，在设备应用中应该进一步提升选线的准确性，在使用中应加强操作人员的问题分析能力，并逐步完善配电自动化技术，能够准确地检测并隔离系统中发生单相接地故障的线路，配置出智能小电流绝缘监察系统，有效地对线路绝缘状态进行监测和预警。

参考文献

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