小電流接地選線系統的分析研究

李新潔（山東科技大學,山東 青島 266590）

?

小電流接地選線系統的分析研究

李新潔
（山東科技大學,山東 青島 266590）

摘 要：小電流接地方式和大電流接地系統相比，供電可靠性高，能保證運行維護人員的安全，在系統的過電壓水平、系統絕緣水平、經濟性等方面有諸多的優點，所以一直被廣泛應用于我國的中、低壓電網系統中。本文比較了目前幾種不同的選線技術原理并設法得到較好的接地選線的解決方案，論述選線系統。

關鍵詞：單相接地選線系統；小電流；分析研究

1 引言

1.1 背景

無論從工業、農業還是我們的日常生活來說，電力更是國民經濟的命脈，是經濟社會促進經濟發展的基礎，因此電力系統的供電可靠性就顯得尤為重要，對連續、可靠的供電提出了更高的要求。采用小電流接地的運行方式就能很好的滿足這些要求，由于小電流接地系統，當系統出現單相接地故障后，流經接地點的電流等于線路分布電容電流，接地電流數值較小。因此，稱這種接地方式為小電流接地方式。它的優點非常明顯，那就是發生單相接地故障后，系統仍能正常供電。因此，一旦出現系統的單相接地，不能長時間運行，一般只能運行2小時，所以必須盡快的找出故障點并消除，從而保證線路的正常運行。

在沒有小電流接地選線裝置以前，往往只能采取人工逐條拉路限電的方法找出接地線路，然后再采取人工巡線的方法來查找接地點，這種查找故障的方式必須對正常供電線路停電，從而造成了無謂的停電，大大降低了供電的可靠性。這顯然不是我們所要看到的結果，基于此，電力系統就迫切需要小電流接地選線故障定位系統。

1.2 意義

小電流接地的單相接地故障停電給整個國民經濟及人民生活造成的損失難以估量。可靠供電也是供電企業所擔負的社會責任，是社會和諧穩定的基礎，故障停電會極大的降低人們的生活質量。

2 系統原理對比分析

眾所周知電力系統中性點接地方式分為：（1）直接接地；（2）不接地；（3）由電抗器接地。直接接地系統能有效防止單相接地時的過電壓主要用在110kV及以上的電壓等級的系統中；而后兩種接地方式則用于絕緣余度相對較大的35kV及以下的電壓等級的系統中，這種接地方式可以在單相接地故障發生時，不用立即切除故障點，可以繼續供電，大大提高了供電可靠性。

然而當單相接地故障發生時，對系統依舊有一定影響，例如非故障相電壓升高，系統產生較大的零序電流，故障點可能持續燒蝕。若不能及時的發現故障所在，供電可靠性就沒有實質的提高，相反可能造成故障的擴大。

在遇到線路單相接地故障的傳統做法是由值班員按變電所的試撳接地探索順序試撳接地探索進行試拉線路，但隨著用戶對電能質量要求的提高和自動化技術的日新月異改進和提高，單相接地的自動選線技術孕育而生。本文比較幾種不同的選線技術原理。

2.1 通過零序電流的大小來判別接地故障線路

相對于長線路來說較短的線路對地電容很小，所以正常運行時電容電流較小，當該線路發生接地故障時，其零序電流是非故障線路電容電流之和，兩者的零序電流數值相差不大，所以自動裝置難于區別甚至會發生誤判斷。若只有兩條以上的線路運行則零序電流幾乎一樣而無法判斷。

2.2 通過反應零序電流方向的接地保護原理

這種選線的原理是：利用接地故障發生時的故障出線電容電流流入，即零序電流滯后零序電壓90度，非故障線路零序電流流出，即零序電流超前零序電壓90度作為判據?？墒侨绻麢z測到的零序電流很小，同時若接地故障是間歇性或瞬時性弧光接地，電流時有時無，相位測量更是無從談起。所以基于這幾個缺陷，導致依此原理設計的設備準確性和可靠性都不高。

2.3 “注入法”原理

該方法并不采集系統中發生單相接地的故障時的各個電氣量，而是利用單相接地時電壓下降的接地相，在故障相上人為的加入一個特殊信號電流，通過對于出線故障相的檢測，探測該信號的通路來確定接地故障，從而進行選線。當系統出現單相接地時，注入信號電流由接地線路接地相流入接地點，即可以確定凡是有該信號的出線皆是故障線路。此方法不需要添加額外的一次設備，不對系統運行產生影響；動作可靠靈敏；但是該信號的選取在強度上和頻率上需要有更多的考量，既要有足夠的強度可以被探測到又要防止各出線間的互相感應，頻率既要避開工頻和諧波的干擾又要防止高頻接地耦合時的較大衰減和竄入別的支路。

2.4 中性點接入電阻

在單相接地故障發生時，在系統中性點短時間接入一個電阻而后切除?？梢栽诠收铣鼍€的故障相上產生額外的有功功率，從而判斷出故障相。但是若接入電阻太大，額外的有功功率則較小，受系統影響較大且靈敏度低；若接入電阻太小，則在接入和切除時，電阻通過的電流很大需要考慮滅弧，對系統也有較大沖擊。

2.5 五次諧波原理

利用系統中固有的高次諧波分量，基于消弧線圈的高阻抗對其和線路對地電容對其的低阻抗來避開消弧線圈對零序網的影響，但依舊存在（1）（2）兩種原理中的一些不足，例如只有兩條線路運行零序電流相等和非金屬性接地方向不一判別的問題。

2.6 首半波原理

該原理是利用記錄單相接地故障瞬間的暫態過程，通過故障相與非故障相首半波方向相反來判別。由于消弧線圈是感性原件在暫態過程中，其暫態電流可以忽略不計，故不受其影響。首半波原理比其它各類反映接地穩態量的原理靈敏度要高，對任何單相接地故障反應迅速。但是對于暫態量的測量，需要互感器有良好的暫態特性，有高速a/d轉換和cpu性能。同樣在只有兩條線路運行時，需要別的判據來輔助選線。

3 結論

針對電力系統中存在的中低壓系統單相接地選線準確性不高的難題，以及目前接地選線系統的原理進行了分析和比較，先進的小電流接地選線系統應具備以下功能：（1）具有良好的開放性和兼容性，采用計算機技術計算及軟件編程方法，具備微機的所有功能，可直接運行PC機的各種應用軟件；（2）具有自診斷功能，具備非常高的可靠性和穩定性，減少人工維護、運行的工作量；（3）更加人性化的人機交互功能，就地鍵盤、操作和顯示功能；（4）裝置具有故障定位測距功能，定位準確；（5）方便的遠方數據查閱，具有數據遠傳功能。

參考文獻：

[1]賀家李,宋從矩.電力系統繼電保護原理[M].中國電力出版社 ,1994.

[2]齊鄭，楊以涵.中性點非有效接地系統單相接地選線技術分析[J].電力系統自動化,2004,28(14):l-5.

[3]支葉青.繼電保護及自動裝置[M].中國電力出版社,2010.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.164