淺析小電流接地系統在配電線路中的應用

楊碩彥 陳紅偉

【摘 要】 近年來，隨著配網的逐步改造，電力系統對供電可靠性的要求越來越高；電力重要用戶及居民生活用電對電能的依賴程度日趨攀升，他們對電力行業的服務要求標準也越來越高。但是，由于種種原因，導致線路故障跳閘時有發生。尤其小電流接地故障，不易查找，若不及時解決，會導致故障進一步擴大，造成大面積停電。由于電能的廣泛應用，而配電線路又容易出現接地故障，人工檢測故障又不易現實，系統智能化小電流接地選線裝置就應運而生，既操作方便，實用性又高。因此，小電流接地系統在配電線路中起到了積極的作用。

【關鍵詞】 小電流接地系統 應用

1 基本概念

1.1 小電流接地選線裝置的概念

小電流接地選線裝置，簡稱小電流接地選線或小電流。是電力行業使用的一種保護設備。該設備適用于3—66KV中性點不接地或中性點經電阻、消弧線圈接地系統的單相接地選線，用于電力系統的變電站、發電廠、水電站及化工、冶金等大型廠礦企業的供電系統，能夠指示出發生單相接地故障的線路。

1.2 小接地電流系統的概念

中性點不接地或經消弧線圈接地的系統，當發生單相接地故障時，由于不構成短路回路，接地短路電流比負荷電流小很多，這種系統稱為小電流接地系統。一般在66kv及以下系統常采用這種系統。

2 小電流接地系統具有的特點

隨著配電系統的逐步增大，如變壓器容量及出線的增多，當發生單相接地時，接地電容電流會很大，可能造成“弧光接地過電壓”，傷害設備絕緣，造成設備損壞事故。

目前，我國大多數配電系統采用的變壓器是一個具有“中性點”的“星形”接線的接地變壓器，通過這個星形接線的變壓器，可使消弧線圈能夠接到中性點上。當發生單相接地時，用消弧線圈的電感電流來平衡接地點的電容電流，以避免形成弧光接地過電壓。

2.1 小電流接地系統存在的危害

（1）非故障相電壓升高，危害電網絕緣。正常情況下，非故障相電壓升高1.732倍（也就是√3）。接地點間歇拉電弧，線路電容反復充電，電壓升高可達3.5倍。

（2）接地電弧長期存在，可能燒壞接地點絕緣，造成相間短路故障。

（3）繼電保護配置困難：1）故障電流微弱，接地電弧不穩定，接地故障選線的問題一直沒有得到很好地解決；2）許多供電部門仍然拉路法選擇接地線路；3）供電瞬時中斷，影響用戶用電設備正常工作，甚至可能造成停電事故。

2.2 小電流接地系統優點

（1）主要是避免接地故障跳閘，提高供電可靠性。大部分情況下，接地電弧能夠熄滅，電網自動恢復運行。

（2）接地電流小，可防止事故進一步擴大。

（3）大大降低線路跳閘率。據我公司某變電站統計數據：采用小電流接地運行方式10KV線路平均每年跳閘26次，改造前經小電阻接地之后平均每年跳閘48次，由此可見，采用小電流接地運行方式跳閘率減少近50%。

3 一般在生活、生產中常見的故障

（1）電動機繞組單相絕緣擊穿對地放電；

（2）架空線路被樹枝砸斷或被吊車碰斷；

（3）電纜被盜剝，引起單相電纜漏芯放電。

4 傳統的單相接地處理方式

傳統的單相接地處理方式是與電力調度密切聯系，通過調整負荷和改變運行方式，采用逐條線路拉閘停電的辦法查找接地故障線。這樣會造成長時間的停電，反復的停、送電操作，很容易發生誤操作事故，不利于供電系統的安全運行。帶接地故障時間過長，還會造成用電設備因過電壓而溫度升高，絕緣損壞，并使接地故障擴大為短路事故。

5 裝置介紹

隨著微機技術的發展，出現了微機型的小電流接地選線裝置（見圖1），這種裝置可以在不對線路拉閘停電的情況下找到故障線路，因此與傳統檢測方案相比有很大的優越性。

6 選線的方式

（1）小電流接地選線裝置首先通過測量母線的零序電壓判斷哪段母線接地，然后，通過各條線路的零序電流和零序電壓比較，零序電流落后序電壓900，確定接地線路。

（2）判斷母線接地后，通過探索跳閘，經重合閘延時后重合閘動作，自動合上開關，當零序電壓仍然存在，表明“本線路未接地”，當零序電壓不存在，表明“本線路接地”。

7 小電流接地自動選線的原理（見圖表2）

8 微機型單相接地選線原理

8.1 比幅比相法

對于中性點不接地系統，比較母線的零序電壓和所有線路零序電流的幅值和相位，故障線路零序電流相位應滯后零序電壓90°并與正常線路零序電流反相，若所有線路零序電流同相，則為母線接地。

8.2 突變量法

在消弧線圈兩側并聯電抗器和開關，正常運行時并聯電抗不投入運行，發生永久性接地故障后將并聯電抗短時投入，持續5-10秒再斷開，使零序電流發生5A的突變量，這個突變的電流只會在故障線路中體現出來。

8.3 首半波法

發生故障的最初半個周波內，故障線路零序電流與正常線路零序電流極性相反，因此可以通過比較首半波的零序電流極性進行故障選線。

8.4 有功分量法、能量法

這兩種方法的原理相同，對于中性點經消弧線圈接地系統，故障線路的零序電流的有功分量與正常線路極性相反，可以用這個特點進行選線。

8.5 諧波比幅比相法

對于中性點經消弧線圈接地系統，對諧波分量而言消弧線圈處于欠補償狀態。如果線路零序電流中含有豐富的諧波成分，則比較所有線路零序電流諧波分量的幅值與相位，故障線路零序電流幅值較大且相位應與正常線路零序電流反相；若所有線路零序電流同相，則為母線接地。

9 小電流接地裝置在使用中具有以下優點

（1）不用整定，調試簡單，維護量小，自動選擇顯示故障線路；

（2）選線方案優先，選線準確，帶方向，可以區分線路和母線接地；

（3）記錄接地初始時刻及累計時間，抗干擾功能強，數據采集精度高；

（4）裝置不受系統運行方式，線路長短，接地電阻的影響；

（5）具有判斷瞬間接地故障，可配置接地跳閘系統，實現自動跳閘；

（6）使用后大大方便了值班電工，減輕電氣值班員的工作量，減少了故障查找時間，提高了工作效率。

10 結語

小電流接地選線裝置的應用，很好地解決了供電系統線路單相接地選線問題，避免了以往在進行單相接地選線時，大量的倒閘操作以及對變電站安全運行造成的安全隱患，可大大提高供電的安全可靠性。同時也提高了查找接地點的效率。但是，由于系統發生接地的具體原因是非常復雜的，因此，在實際工作中線路單相接地時，應根據當時當地的實際情況準確地區分真假接地。然后，根據判斷出的接地類別采用正確的方法進行處理。

參考文獻

[1]范錫普.發電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社，1995.

[2]湖南電力學校.發電廠變電站電氣設備[M].北京：水利電力出版社，1983.

[3]焦旭升.小電流接地選線原理分析[J].發電設備，2002.

[4]郝玉山，高曙.MLN系列小電流接地微機選線裝置動作原理.電力情報，1994，2：7-10.

[5]朱蘭，楊奇遜，等.小電流接地系統單相接地故障選線防止誤判的有效方法探討[J].現代電力，2002，9（6），48-53.