論小電流接地系統故障定位技術

張宇飛

(濟南大學自動化與電氣工程學院，山東 濟南 250022)

0 引言

在電力系統中，配電網作用重大，是輸電系統與用戶之間的橋梁。而我國電力網中，中低壓配電網通常是經消弧線圈接地與中性點不接地方式，部分采取經高電阻接地，均為小電流接地系統。而小電流接地系統由于線路繁多，故障較為復雜，難以準確發現故障特征，易被工作人員忽略，進而造成更加嚴重后果。因此，應當正確應用故障定位技術。

1 電網環境與接地故障

根據現有電網運行資料整理分析后，配電網事故在電網總事故中占據90%，所以，提高配電網供電可靠性意義重大。而在接地故障中，常見單項接地故障，其屬于臨時性故障，發生此故障時，由于電流較小，三相之間線電壓仍舊對稱，不會影響負荷供電的設備。因此允許系統設備短時間運行。通常情況下，可運行1～2h，不會產生跳閘情況，有效將供電可靠性提高。但是一相接地后，其他兩相將會升高對地電壓，是相電壓數倍，會威脅設備絕緣，若無法及時處理，則會發展成弧光放電、兩相短路、絕緣破壞等情況，造成去系統過壓。所以，需要應用故障定位技術，以準確定位故障，保證系統運行穩定性。

2 小電流接地系統故障定位技術

2.1 信號注入法

信號注入定位的方法又可稱其為“S”注入法，此種方法在產生接地故障后，憑借信號注入裝置，可利用母線PT專遞特定頻率電流信號至系統內部。注入信號后，信號在故障線蔓延向大地注入[1]。可使用外部信號探測器，若是檢測到故障信號，則可知此線路故障，沿著故障線路利用線路探測器查看后，信號密集分布，則可確定故障點，完成故障定位。基波頻率在操作過程中，在工頻n次諧波和n+1次諧波之間，通常使用220Hz頻率，將測量中故障信號干擾減少，提高故障定位的準確性與速度。此種方法應用十分廣泛，效率高，但是若接地電阻較大，則會信號分流，定位產生誤差，且信號注入法使用設備將故障定位成本與工作量增加，無法對間歇性與瞬時性故障進行精準定位。

2.2 零序電流突變法

零序電流突變主要是將消弧線圈參數改變，出現零序電流突變量，以進行故障定位。此種方法具體操作中，接地故障后消弧線圈電阻值會產生變化，補償電流也隨之產生變化，因此會導致電抗值主動改變。此時，補償電流突變后，沿著故障線路零序電流經過故障點向大地流入，利用外部檢測設備檢測突變電流，進行數據分析，可根據集中分布位置推斷故障點部位。此種方法信號強度較大，適合應用在設備運行較為復雜的環境之中。但是檢測間歇性與弧光接地缺少效果，且需要依靠自動調諧弧線圈相互配合。工作人員若是將消弧線圈參數改變，則會對故障線路的電弧平衡造成影響，進而危害系統安全，導致二次傷害。因此，在運行中需對此進行精準控制，以避免產生不利情況。

2.3 中電阻法

中電阻定位主要是人為在地和系統中性點之間設置中值電阻，發生接地故障后，通過電路分流可產生附加工頻故障電流，流經接地弧故障點向大地流入。借助故障檢測設備可有效檢測出電流，但故障點下游卻無法準確定位故障，有助于故障點檢測定位。此種方法由于設計中值電阻不便，提高成本，增加的接地電流也導致人為造成信號干擾，無法對間歇性與瞬時性電流故障檢測出來，但由于其靈敏度較高，應用也十分廣泛。

2.4 幅值分布相似性故障定位法

此定位方法主要是利用零序電流信號幅值信息，在發生故障后1個工頻周期中，即20ms內暫態零序電流劃分為4個時間段，并計算此時間段中有效值，作為電流幅值，生成檢測點幅值序列，與相對熵原理相結合，幅值分布序列之間差異越小，則差異系數越小，相反，則差異系數增大[2]。幅值分布序列相同，則差異系數是零。根據小電流接地系統故障暫態零序電流分布特點，上下游故障點幅值檢測差異分布系數小，兩側幅值差異系數較大。以此為依據，選擇幅值差異系數較小支路為故障支路，對支路上幅值分布差異系數進行計算，選出最大幅值系數差異是故障段。此種方法不會受到故障位置、接地過度電阻、故障初相角等影響，具有較高成功率，算法也十分簡單，只需要電流信號即可定位故障，降低了成本。

3 結語

總之，我國在多雨天氣、潮濕環境下，易出現小電流接地系統故障，而此故障一旦出現，則會造成系統過電壓、絕緣擊穿等問題。因此，應當根據故障實際情況，選擇正確故障定位技術，以便及時處理故障，保障電網運行安全。