配電網接地故障與判斷之我見

岳凱 王芳芳

（山西省長治清華機械廠 山西長治 046012）

配電網接地故障與判斷之我見

岳凱 王芳芳

（山西省長治清華機械廠 山西長治 046012）

經濟的發展和人民的正常生活都離不開電力系統的支持，我國電力系統的組成主要包括發電系統部分、輸電系統部分和配電系統部分這三個部分。就目前來看，我國電網系統的建設正處于起步階段，特別是配電網絡的建設和完善與發達國家相比，尚且存在較大的差距。鑒于此，本文主要結合配電網接地故障的基本情況，分析了配電網接地故障，旨在促進電力系統的發展。

配電網；接地故障；判斷

配電網系統作為我國電力系統的重要組成部分，對電力的正常供應具有重要的影響。我國在配電網選線的方式上制作出了很多的方案，但是這些方案在應用過程中，都表現出來了一些弊端，特別是配電網接地故障成為配電網系統的重要問題。切實解決好配電網存在的接地故障，能夠及時判斷故障產生的原因，有利于保證配電網絡的順利運行，確保電力系統的正常運行。

1 配電網接地故障概述

1.1 配電網接地故障

我國的配電網絡覆蓋范圍非常廣，擁有的配電線路眾多，所以配電網接地出現故障使在所難免的，一旦配電網接地線路出現故障以后，工作人員能夠迅速做出反應，找出故障產生的原因并判斷故障發生的位置，實現故障的解決和迅速供電，有利于保證供電的穩定性。我國配電網中性點接地的方式主要包括兩種，分別是有效接地方式和非有效接地方式，并且非有效接地方式包括中性點不接地方式、中性點經消弧線圈接地方式以及中性點經高阻抗接地方式。此外，依據中性點接地方式還可以分成大電流接地系統和小電流接地系統。

配電網接地通常采用的方式是中性點非有效接方式，所以如果配電網接地線路出現故障時，特別是單相電接地出現故障以后，故障部位的接地網電流很小，所以還可以繼續運行幾個小時，但是如果長時間工作，不僅會損壞設備，同時還會對整個電力系統產生了不良影響。在配電網中，單相接地故障發生的概率較大。經過研究和調查可知，在配電網接地故障中，大約有80%的故障時單相接地導致的故障，由于單相接地故障的電流穩態較小，但是繼電保護裝置在發生故障時發出信號才能被發現，因而單相配電接地故障不易被發現。

1.2 國內外研究現狀

早在20世紀初期階段，國外就已經對小電流的接地系統選線進行了廣泛研究。原蘇聯小電流的接地系統較為普遍，該國家重視接地保護和選線工作的研究與開發，并且研究出幾代用于選線的裝置；日本的配電網系統使用中性點不接地系統和中性點經小電阻接地系統，第一種系統使用無功方向的保護裝置，第二種系統使用零序過電流保護裝置；德國的配電網主要使用中性點經消弧線圈接地方式，目前德國用于單相接地故障選線的方法是便攜式接地報警裝置。在20世紀90年代開始，國外就已經出現了利用人工神經網絡進行配電網接地故障的選線。

我國對配電網接地故障的研究是從20世紀50年代末開始，多種單相接地保護法和故障選線裝置被研究出來，總體來說保護裝置從零序電流保護發展到了無功功率保護，從普通的繼電器保護到微機保護。從90年代到現在來看，我國的研究學者進行了大量的研究和分析，從而提出了選線方法和原理，包括群體比幅比相方法、模糊理論選線方法、數學形態普原理選線方法、粗糙集原理選線方法等內容，同時也研發出了對應的選線裝置。

1.3 配電網接地故障分類

組成配電網的主要是進行配電的變壓器、電纜線路、隔離開關、桿塔等部分，從而進行電力網絡的分配工作，并且在配電網進行工作時，出現配電網接地短路是一種常見的故障，短路故障可以分成三種類型，分別是單相接地故障、兩相短路接地故障和三相接地故障，其中前兩種是非對稱故障，三相短路是對稱故障。當發生配電網接地故障時，導致穩定電氣分量的數值降低，也就是所說的單相接地故障導致的暫態電氣。暫態電氣包括包含零序電容電流的暫態、接地電流的暫態和補償電流的暫態，總體來說當配電網接地發生故障以后，暫態接地電流不僅會快速減少零序電容電流，并且還能夠放緩補償電流的減少速度。

1.4 配電網接地故障選線方法

在電力系統的發展過程中，近些年來研究配電網接地故障成為熱點話題，目前已經有多種故障選線方法被提出，但是大體上可以分為兩種類型：①利用故障信號的特點進行選線；②不利用故障信號的特點進行故障選線。

利用故障信號特點進行選線。①零序電流比幅法。如果配電網接地故障發生時，那么出現故障線路的零序電流與未出現故障的線路零序電流是不同的，其標志是故障線路的零序電流數值大；②負序電流選線法。當發生單相接地故障以后，不僅會出現零序電流，而且還會出現負序電流，負序電流在配電網線路中的分布與零序電流有相同的性質，所以可以根據這一特征判斷線路。

不利用故障信號的特點進行選線。①逐條拉線法。這種方法的運用原理是如果配電系統中的一條線路出現單相接地故障時，那么就會產生零序電壓，如果拉開這條線路后，零序電壓就會消失，所以可以判斷是否存在接地故障；②注入變頻信號法。這種方法是通過注入諧振頻率來判斷故障線路。

2 配電網接地故障與判斷

2.1 基于廣域信息的配電網接地故障分析

進行廣域網信息的配電網接地故障分析與判斷，主要是根據放射性的配網結構特征和廣域的信息進行的，利用這種方法可有效判斷是否發生單相配電網接地故障，并且還能判斷是否出現對稱接地故障，這一判斷分析方法也是突破了傳統判斷配電網接地首端與末端故障分析方法，實現了配電網接地故障判斷的創新與發展。

2.2 基于暫態零模量電流的配電網接地故障分析

在電力系統的配電系統中，發生不對稱故障的概率要遠遠高于對稱故障發生的概率，并且該方法對暫態零模量電流的接地故障判斷方法十分重要。這一方法可以根據電流的處理方式分為暫態零模量電容判斷和暫態零模量電流差分比故障判斷。

其中一種判斷方式主要是在故障出現時，利用暫態電容電流判斷故障電流的基本性質，主要體現在發生這一故障的放電電容電流衰減的速度相對較快，且振動頻率高，如果配電系統的一條線路出現單相接地故障后，暫態電容電流持續時間比較短，并且為了實現對暫態電氣特征量的有效控，提取特征量也只是在配電網接地故障發生后的暫態周期中。無論是在故障線路還是非故障線路中，暫態零模量的電壓具有相同的作用，再加上暫態零模量的電流會決定暫態抗阻的大小，而決定暫態抗阻值的根本因素是接地電容的大小，所以當配電網接地故障發生時，暫態零模量的電流數值是未發生配電網接地故障的暫態零模量數值的總和，而未發生配電網接地故障的線路暫態零模量的電流數值就是自身暫態零模量的電流數值，所以可以依據這一特征對線路是否發生配電網接地故障進行判斷。當暫態零模量的電容數值與電容大小總和一致時，由此可以判定此時的配電網接地故障是單相接地故障，這一位置的電容大小如果與本地接電線路的接地電容相等，那么便能判斷為未發生配電網接地故障。

另外一種配電網接地故障判斷與分析可以依據差動保護原理進行故障判斷，利用暫態零模量電流的差分比進行配電網接地線路的選擇，在具體的配電網接地故障線路選擇時，還需依據具體的電路情況進行判斷與比較，由此判斷是否發生配電網接地故障，確定科學有效的方法予以解決。

3 結語

綜上所述，電力系統作為我國的基礎設施，對人民的生活和經濟的發展具有重要的作用，配電系統作為電力系統的重要組成部分之一，對電力的正常供應具有不可忽視的影響。在配電系統運行的過程中，配電網接地故障的判斷與分析是目前研究的熱點問題，通過對配電網接地故障判斷的研究，有利于找出科學的選線方法和裝置，及時發現出現故障的線路，加快配電網接地故障的處理效率，是電力持續供應的可靠保障。

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1004-7344（2016）21-0062-02

2016-7-10