淺談小電流傳統(tǒng)接地選線(xiàn)方法

馬曉燕

摘 要：小電流接地系統(tǒng)，由于中性點(diǎn)不是直接接地的，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障特點(diǎn)不是非常明顯，故障選線(xiàn)就顯得很有必要。 解決這問(wèn)題，對(duì)于提高電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：小電流傳統(tǒng)接地；選線(xiàn)裝置

我國(guó)大多數(shù)配電網(wǎng)均采用中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng) （NUGS），即小接地電流系統(tǒng) ，它包括中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) （NUS），中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng) （NES ，也稱(chēng)諧振接地系統(tǒng) ），中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng) （NRS）。近年來(lái)，隨著自動(dòng)跟蹤消弧電抗器的廣泛使用，為解決系統(tǒng)在故障瞬間出現(xiàn)的諧振問(wèn)題，開(kāi)始采用消弧線(xiàn)圈與非線(xiàn)性電阻串（或并）聯(lián)以及與避雷器并聯(lián)的運(yùn)行方式。NUGS發(fā)生單相接地故障的幾率很高，這時(shí)，供電仍能保證線(xiàn)電壓的對(duì)稱(chēng)性，且故障電流較小，不影響對(duì)負(fù)荷連續(xù)供電，故不必立即跳閘，規(guī)程規(guī)定可以繼續(xù)運(yùn)行 1～ 2小時(shí)。但隨著饋線(xiàn)的增多，電容電流也在增大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行就易使故障擴(kuò)大成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地短路，弧光接地還會(huì)引起全系統(tǒng)過(guò)電壓，進(jìn)而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行，所以必須及時(shí)找到故障線(xiàn)路予以切除。

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，雖然接地選線(xiàn)的方法越來(lái)越多，小電流接地選線(xiàn)裝置已經(jīng)歷了幾次技術(shù)更新?lián)Q代，其選線(xiàn)的準(zhǔn)確性也在不斷提高，盡管備廠(chǎng)方宣稱(chēng)100%選線(xiàn)正確率，但工程實(shí)際中均存在誤判率較高的問(wèn)題，接地選線(xiàn)裝置失效的情況依然頻繁出現(xiàn)，故在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，原始的“拉線(xiàn)法”往往不得以成為最后也是最好的一種選線(xiàn)方法。

針對(duì)這一問(wèn)題，人們已經(jīng)提出了多種的解決方法，并相繼開(kāi)發(fā)出了多種接地選線(xiàn)裝置。但是，到目前為止，還沒(méi)有任何一種選線(xiàn)裝置能在實(shí)際應(yīng)用中取得非常理想的效果。目前的接地選線(xiàn)裝置中采用的方法主要包括以下幾種

1 零序電流比幅法

單相接地短路時(shí)，流過(guò)故障線(xiàn)路的零序電流在數(shù)值上等于所有非故障線(xiàn)路對(duì)地電容電流之和，即故障線(xiàn)路上的零序電流最大，所以只要通過(guò)零序電流幅值大小比較就可以找出故障線(xiàn)路。但這種方法不能排除CT（電流互感器）不平衡的影響 ，還受線(xiàn)路長(zhǎng)短、系統(tǒng)運(yùn)行方式及過(guò)渡電阻大小的影響 ，且系統(tǒng)中可能存在某條線(xiàn)路的電容電流大于其它線(xiàn)路電容電流之和的情況，可見(jiàn)此方法在理論上就是不完備的。

2 零序功率方向法

該原理利用故障線(xiàn)路零序電流滯后電壓90度，非故障線(xiàn)路零序電流超前零序電壓90度的特點(diǎn)，用零序功率繼電器區(qū)分故障與非故障線(xiàn)路。在實(shí)際應(yīng)用中此類(lèi)設(shè)備出現(xiàn)誤判率較高，對(duì)有消弧線(xiàn)圈的系統(tǒng)更明顯，其主要原因主要有：零序CT二次側(cè)波形畸變；線(xiàn)路電容較小時(shí)接地電導(dǎo)的影響；PT、CT的非線(xiàn)性特性；接地過(guò)渡電阻大小的影響；繼電器工作電壓死區(qū)以及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。

3 五次諧波電流分量法

在中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)消弧線(xiàn)圈接地的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，工頻零序電容電流基本上被消弧線(xiàn)圈所補(bǔ)償，因此采用零序無(wú)功電流難以判斷出故障線(xiàn)路。NES中的消弧線(xiàn)圈是按照基波整定的，可忽略消弧線(xiàn)圈對(duì)五次諧波產(chǎn)生的補(bǔ)償效果，因?yàn)榱阈螂娏魑宕沃C波分量在NES中有著與NUS中零序電流基波相同的特點(diǎn)，再利用適用于NUS系統(tǒng)接地選線(xiàn)的原理 （如群體比幅、比相法等），即可解決NES的選線(xiàn)問(wèn)題。但負(fù)荷中的五次諧波源、CT不平衡電流和過(guò)渡電阻大小，均會(huì)影響選線(xiàn)精度。

4 S注入法

對(duì)只裝設(shè)兩相CT的架空出線(xiàn)難以得到零序電流，一般采用的方法是：首先定出故障的相別，然后向接地相注入信號(hào)電流，其頻率f0可取在各次諧波之間 ，使其不等于工頻分量及高次諧波。故障時(shí)接地相的PT原邊處于被短路的狀態(tài)，由副邊感應(yīng)來(lái)的信號(hào)電流沿接地線(xiàn)路的接地相流動(dòng)并經(jīng)接地點(diǎn)入地。用信號(hào)電流探測(cè)器在開(kāi)關(guān)柜后對(duì)每一條出線(xiàn)進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)到注入信號(hào)的線(xiàn)路即故障線(xiàn)路。該方法利用處于不工作狀態(tài)的接地相PT注入信號(hào)，不增加一次設(shè)備，不影響系統(tǒng)運(yùn)行。但經(jīng)高阻接地時(shí)，此方法可能產(chǎn)生誤判。

5 注入變頻信號(hào)法

對(duì)S注入法高阻接地時(shí)存在的問(wèn)題，文獻(xiàn)[26]提出的注入變頻信號(hào)法可較好地解決。其原理是考慮故障后位移電壓大小的不同，而選擇向消弧線(xiàn)圈電壓互感器副邊注入諧振頻率恒流信號(hào)還是向故障相電壓互感器副邊注入頻率為70Hz的恒流信號(hào)，然后監(jiān)視各出線(xiàn)上注入信號(hào)產(chǎn)生的零序電流工角、阻尼率的變化，比較各出線(xiàn)阻尼率的大小，再計(jì)及線(xiàn)路受潮及絕緣老化等因素可得出選線(xiàn)判據(jù)。但此方法不適用于低阻接地時(shí)的情況。

6 拉線(xiàn)法

拉線(xiàn)法即傳統(tǒng)采用的無(wú)選擇性絕緣監(jiān)視裝置方法。

常用的接地選線(xiàn)方法還有：有功分量法、能量法、首半波法等。近年來(lái)還出現(xiàn)了應(yīng)用小波分析、模糊推理或模式識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)故障判別的方法，90年代初，國(guó)外已將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理應(yīng)用于保護(hù)并有文獻(xiàn)提到應(yīng)用專(zhuān)家系統(tǒng)的方法。

目前常用的幾種判別原理，每種選線(xiàn)原理都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，在小電流接地選線(xiàn)裝置應(yīng)用中， 往往需采取多種不同的選線(xiàn)原理、不同測(cè)量點(diǎn)的各種故障特征量進(jìn)行融合處理，以消除干擾的影響，提高選線(xiàn)的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

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[3]吳兆雄，黃振興，黃順吉. 數(shù)字信號(hào)處理， 下冊(cè).

[4]吳正毅. 測(cè)試技術(shù)與測(cè)試信號(hào)處理. 清華大學(xué)出版社.