小電流接地選線監控裝置準確性措施探討

魏 凱國網遼寧省電力有限公司錦州供電公司調度控制中心，遼寧錦州 121000

小電流接地選線監控裝置準確性措施探討

魏 凱
國網遼寧省電力有限公司錦州供電公司調度控制中心，遼寧錦州 121000

本文闡述了配電網單相接地選線和接地電流補償原理，分析小電流接地選線監控裝置在66/10kV中性點不接地或不直接接地系統中，發生單相接地時，雖然理論上分析動作準確率可達100％，但實際運行來看，準確性較低，主要從實際運行角度加以論證。

配電網；單相接地；選線；準確性

為了消除單相接地電容電流過大所造成的各種危害，保持配電網單相接地不影響正常供電的優點，在配電網中性點裝消弧線圈，對于沒有中性點引出的配電網，可經接地變壓器重構中性點，在重構中性點上裝消弧線圈。在單相接地時消弧線圈的電感電流補償了單相接地電容電流，電弧就能自行熄滅，也就消除了因電弧而造成的各種危害。

有一些配電網，尤其是一級負荷多的配電網，在降壓變電所66/10kV側每條線路的出口安裝了零序電流互感器幾選線裝置，當某一條線路的某一相發生單相接地故障時，這條線路出口流過的零序電容電流最大，選線裝置發出選線信號，指示發生單相接地故障的線路。

現有的小電流接地選線監控裝置適用于66/10kV中性點不接地或中性點不直接接地系統，并且監控裝置從理論上分析動作準確率可達100％，但從實際運行來看，準確性還是較低的。如何提高其準確性，從以下幾個方面探討。

1 小電流接地系統發生單相接地時接地故障分析

中性點不接地或不直接接地系統正常運行時三相對地電容電流基本相同，由于三相電容中性點接地，電位為零，電源中性點電位和電容中性點電位相同，所以電源中性點電位為零。

當發生單相接地時，全網接地相相電壓降為零，電網會出現零序電壓V0，其大小等于電網正常工作時的相電壓，方向與接地相故障前電壓相量相反。全網非接地兩相電壓均升高為相電壓的√3。系統中無負序電壓，所以零序電壓，即為中性點位移電壓。

1.1中性點不接地系統

故障時，在非故障線路上流過的零序電流為線路本身的接地電容電流，其數值均小于故障線路，方向是從母線流向線路。故障線路始端流過的零序電流為所有非故障線路的接地電容電流之和，方向是從線路流向母線。

接地電流比較大時接地電弧不易自熄，會產生較高的弧光間歇接地過電壓（可達額定電壓的3.5～5倍），容易發展為多相短路，波及整個電網。所以必須采取措施限制接地電流大于10A。由此可見系統發生單相接地時，電流信號是很小的。

1.2中性點經消弧線圈接地系統

系統限制接地電流方法較多采用消弧線圈補償法，用消弧線圈的感性電流補償接地電容電流，為了防止鐵磁共振過電壓，消弧線圈一般采用過補償方式，這樣故障線路的零序電流和非故障線路的零序電流一樣，都超前零序電壓90度，且零序功率方向都是從母線流向線路，因此用基波分量構成的零序功率方向不會動作。

在消弧線圈接地系統中，雖然2頻電容電流已被消弧線圈的感性電流補償，但對五次諧波來說，消弧線圈的五次諧波感性電流比五次諧波的接地電容電流要小的多，對于五次諧波來說，可以不考慮消弧線圈的影響。因此可以利用故障線路和非故障線路的五次諧波零序電流的差異構成象中性點不接地系統那樣的零序電流保護和零序功率方向保護。用五次諧波零序電流作判據電流信號更加弱小。五次諧波電流比零序電流又要小幾十倍，在0.3A左右）。

2 提高小電流接地選線監控裝置準確性措施探討

2.1零序電流互感器精度和安裝問題

電流互感器一次側匝數越少，誤差越大，而零序電流互感器一次側只有一匝。從上面分析單相接地電流為10A以下（甚至可為0.3A左右），這樣互感器變化誤差可達20％以上，角誤差達20度以上，可見無法保證接地檢測的準確度。所以應盡量選擇高精度的零序電流互感器，互感器的線性測量范圍應以mA級起步，或選用與小電流接地監控裝置同一廠家的零序電流互感器，這樣其勵磁阻抗和電流繼電器線圈阻抗相匹配，從而獲得最大的功率輸出，提高保護的準確性。

接地故障時，故障電流可能要通過故障線路和非故障線路的電纜鉛皮或鎧甲流回來，此電流沿非故障線路的電纜的導電外皮流回來時，可能使非故障線路的零序電流增加，造成非故障線路保護誤動作，同時由于非故障線路電纜外皮分流接地電流，使流過故障線路的零序電流減少，使保護靈敏度降低。因此安裝零序電流互感器時要將電纜頭和零序CT的支架隔離并把電纜頭的接地線穿過零序電流互感器的窗口接地，使流進電纜皮的接地電流從地線流出，不會在零序電流互感器的鐵芯里產生磁通，從而可以消除上訴影響。

裝置接線時必須注意互感器的同名端保持一致，且應按裝置的要求接入，為了防止電磁干擾減小誤差，二次電纜最好選用屏蔽電纜，屏蔽層兩端接地。

2.2系統運行方式變化和線路長度可能相差很大

變電所消弧線圈是否投入，由上一級調度所決定，可見變電所運行狀態有消弧線圈投入（不直接接地）和不投入（直接接地）兩種，還有出線回路數經常有調整的可能性，這樣會造成一次接地電流相差很大，造成裝置動作錯誤。針對這個問題有的生產廠家增加了能自動識別系統運行方式改變的功能，并按照改變的運行方式自動調整裝置內部參數的整定。

當線路長度相差比較大時，裝置往往會誤判，因為故障點的零序電流為每條非故障線路零序電流之和，線路越長零序電流越大。如某變電所2#線路接地，1#線路較長，接地電流為6A，3#線路為0.3A，4#線路為0.2A，這樣2#線路接地電流為6.5A，加上互感器誤差、測量誤差、裝置誤差等因素，2#線路電流可能不為最大值，而造成誤判。

3 結論

綜上所述，造成小電流接地選線監控裝置準確性不高的主要原因是系統發生單相接地故障時，接地電流比較小，在通過零序電流互感器變換，二次側反應出來的電流信號比較弱，加上上述一系列誤差因素，造成裝置準確率不高，目前一些工程采取加裝接地試拉裝置來解決監控裝置準確性不高的問題，還是比較有效的。

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TM7

A

1674-6708（2016）170-0178-02

魏凱，工程師，研究方向為電力系統繼電保護及自動控制。