中性點經消弧線圈接地方式下的選線裝置原理探討

摘 要：目前大多數采用中性點經消弧線圈接地系統來降低通過故障點的電容電流，進一步降低電壓，熄滅電弧，大大的提高電網系統供電的可靠性，但是利用中性點經消弧線圈接地系統來進行電弧消除的方式中仍存在著許多的不足之處，需要加以深入的研究與完善。該文闡述了中性點經消弧線圈接地方式及其優點，探討了中性點經消弧線圈接地方式下常見的選線原理，并分析了選線原理的不足之處與主要原因。

關鍵詞：中性點 經消弧線圈接地方式 選線裝置 原理

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0144-02

對于中性點經消弧線圈接地系統來說，目前較為常用的選線原理有諧波電流方向保護原理、注入信號尋跡法、首半波保護原理等等，在進行選線時，應采用合理的具有可靠性的原理，才能提高選線的效果。

1 中性點經消弧線圈接地方式及優點

由于消弧線圈本質上屬于一種補償裝置，因此，中性點經消弧線圈接地系統也被稱作為補償系統。當電網發生一相接地事故時，消弧線圈能夠有效的消除電弧接地的過電壓，從而使電網系統能夠正常安全的運行。中性點經消弧線圈接地能夠大大的降低保護錯誤情況的發生，該接地方式最大的優勢就是在出現單相接地事故時，能夠繼續維持用戶的用電需求，不會造成電路的短路或者回路。

中性點經消弧線圈接地方式具體來說有以下幾個方面的優點：第一，中性點經消弧線圈接地方式能夠進一步提高供電的可靠性。該接地方式能夠在電網出現單相接地的情況下，依然能夠維持電網運行工作的安全性，還可以進一步減少設備的損耗，在電網出現單相接地時工作人員不需要進行拉閘限電，就能夠在較短的時間內找出故障所在，大大的提高了電網供電的可靠性。第二，中性點經消弧線圈接地方式的信號系統對電磁場比較敏感，當電磁場出現在附近的導體回路中感應電壓使，其信號系統很容易受到干擾，進而導致信號設備的誤判斷。第三，能夠有效的保障人身安全。若出現單相接地事故，其接地電流較低，故障處的跨步電壓以及接觸電壓都比較小，能夠很好的保障人身的安全。第四，該接地方式能夠在出現單相接地故障時進一步減緩電壓恢復的速度，消除接地處的電弧，降低接地的電力。第五，該接地方式能夠為一些企業工業的持續用電提供有力保障。第六，中性點經消弧線圈接地方式避免了參數諧振過電壓，能夠防止PT導致的鐵磁諧振過電壓，進一步降低連鎖性事故的發生。第七，消弧線圈的電感較小，在進行零序回路時，電壓互感器的勵磁電感無法產生鐵磁諧振，由此也避免了鐵磁諧振情況的發送。

2 中性點經消弧線圈接地方式下常見的選線原理

（1）零序保護原理。通常來說，可以利用非故障線路的零序電流比故障線路的零序電流要小這一原則進一步分辨出非故障以及故障線路。（2）諧波電流方向保護原理。電網中除了存在基波成分之外，還包含著一些列的諧波成分，這是由于電源變壓器鐵芯非線性的影響以及電力電子傳動裝置的應用。相對于基波來說，5次或者7次諧波的含量較小，再加上各個電網的諧波含量不統一，因此，諧波電流方向保護原理所構成的保護，靈敏度往往不高，易產生拒動現象。（3）注入信號尋跡法。注入信號尋跡法需要以故障點永久接地且信號比較穩定為前提，對于只裝設兩相的架空出線難以得到零序電流，可以采用以下的方法：第一步是要確定故障相別，在確定故障相別之后通過母線向接地線路的接地相注入信號電流，然后利用專用的信號電流探測器進一步查找出故障點以及故障的線路。（4）首半波保護原理。由于故障線路中的零序電流比線路正常負荷電流要小很多，僅有幾個安培的零序電流，因此這樣檢測起來就比較困難，這也造成了利用穩態信號的選線方法應用效果不佳。首半波保護原理的靈敏度較高，對于單相接地的反應較為迅速，但是需要注意的是，該原理受接地過渡電阻的影響較大，不能反映相電壓較低時的接地故障，同時還存在著工作死區。（5）零序電流有功分量方向保護原理。中性點電阻產生的有功電流與非故障線路無關，只是流過故障線路，要想實現選擇性接地保護，只要將零序電壓作為參考向量，將此有功電流取出，送入后級處理電路。針對中性點經消弧線圈接地系統來說，目前主要采用的是消弧線圈并串電阻運行的派生接地方式，當該系統發生接地故障時，故障線路始端所反映的零序電流除了增加一部分電感性電流之外，其余的兩部分與電阻接地系統相同，因此上述原理是具有可行性的。（6）零序功率方向原理。利用故障線路零序電流滯后零序電壓90°，非故障線路零序電流超前零序電壓90°，故障線路的零序電流與非故障線路的零序電流相位相差180°。根據這一特點來實現選擇性接地保護。對于中性點經消弧線圈接地系統，一般情況下，消弧線圈均工作于過補償方式中，此時故障線路的電容電流被流經消弧線圈的電感電流所補償，故障線路零序電流超前零序電壓90°，方向與非故障線路相同，故無法進行保護。

3 選線原理的不足之處及主要原因

目前，消弧線圈接地系統的單相接地選線方法歸納起來主要有兩類：一類是通過改變消弧線圈回路參數來獲取接地故障特征的方法；另一類方法不通過改變消弧線圈回路參數，只依據單相接地時的自身接地故障特征。第一類方法應用得最多的是單相接地時在消弧線圈旁并接電阻，以改變接地故障線路的零序電流，通過檢測各線路零序電流的改變實現接地故障線路的選擇。雖然這種單相接地選線方法具有相對較高的選線正確率，但也存在如下的不足之處：需要增加電阻及相應的開關控制設備，加大了設備成本，且電阻的開關控制設備是系統運行的薄弱環節；消弧線圈并接電阻后，其故障線路接地點電流將大幅增加，影響系統的運行安全；消弧線圈并接電阻是在判斷系統穩定單相接地后進行的，其接地選線時間一般大于5 s，對小于5 s的瞬時單相接地，通常不能反應。

選線不準的問題沒有很好地得到解決主要是由于以下兩個方面的原因：第一，母線電壓的變化。故障零序電流的不穩定往往會由于負荷電流的變化故障點接地電阻的不確定而造成，還會受到不穩定故障電弧的影響。第二，故障特征不夠明顯。單相接地時故障穩態電流較小，諧波分量更小，因此在發生單相接地故障時，故障的特征會出現時而明顯時而不明顯的狀況。小電流接地選線是一種弱信號識別技術，因此有相關研究中將人工智能與現代信號處理技術應用于其中，主要包括兩種方法：第一，基于人工智能的選線技術。在人工智能的選線技術中，模糊控制理論以及神經網絡是較為成熟的技術。第二，小波變換技術。小波變換術特別適用于分析奇異信號，能夠在不同頻域考察信號時域與頻域特征。

在現代的選線裝置中，應用較多的就是上述的幾個原理，通常來說，單一選線的方式所利用的故障特征很容易受到系統接地方式、線路長短等各個因素的影響，再加上所利用的故障特征是有限的，這樣一來大大降低了選線的可靠性以及準確度，利用單相接地故障在電網中構造出多個選項判據，將故障信息有效的融合在一起，并采用智能化的信息管理技術，將各種故障信息實現優勢互補，最終就能夠得出一個正確合理的選線結論。

4 結語

如今現有的一些選線方法已經不能使用，一些選線方法的選線效果并不理想。因此，必須要采用合理的具有可靠性的原理，除此之外，還要充分地保障電力部門自身的安裝、調試、運行以及維護等等，將各個環節的工作切實的做到位，這樣才能進一步提高小電流接地選線裝置選線的正確率，才能夠最大限度的提高接地選線裝置選線的正確率。

參考文獻

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