電力系統兩相接地故障繼電保護裝置調試研究

張佳龍

（國網徐州供電公司 江蘇省徐州市 221000）

發電廠、送變電線路、用電環節以及供配電所是電力系統的重要組成部分，它們在有機的配合下，將自然環境中的一次能源通過適宜數量的發電力等生產設備，將其有效的轉化為電力能源，再通過輸電、變電和配電等相關流程將電能供應到每個居民用戶和相關企業中。為了能夠科學系統的實現這一功能，繼電保護裝置發揮了重要的價值作用，對電力系統的各種檢測設備、通信設備、自動化控制裝置進行合理的調度，進而對相應的電力信息進行協調和控制，還能夠對電能在生產過程中的全過程進行綜合性的測量，實現電能用戶獲取安全優質的電能。值得注意的是，兩相接地故障現象也是電力部門經常遇到的問題，相關部門應該高度重視，加強管理，確保電能與生產消費的有機協調與發展[1]。

1 電力系統接地故障分析

1.1 電力系統接地故障的概述

1.1.1 接地故障簡述

接地故障即指相關導體與大體發生的意外連接。在我國的電力系統中，配電網和大型的工礦企業的供電系統一般均采用非常小的電流接地系統，即達到中性點不接地、中性點經消弧線圈不接地或者中性點經消弧線圈并（串）電阻接地以及中性點經高阻接地。

1.1.2 接地故障的主要特征

（1）以A 相為例，當此相不完全接地時，即容光電弧接地或者高電阻接地時，此時A 故障相的電壓相對較低，不是故障相的電壓會逐漸升高，它們的電壓高于相電壓卻又不能達到相電壓，電壓互感設備的開口三角處的數值相對穩定，電壓繼電器發出一系列的接地信號。

（2）假如A相出現完全接地現象，該故障相的電壓就會降到零，不是故障相的電相電壓就會升高到線電壓。這時電壓互感設備就會出現100V 電壓，電壓繼電器發出一系列的接地信號。

（3）由于電力系統中存在感性和容性參數的相關部件，特別是帶有鐵芯的鐵磁電感部件，當參數組合不匹配時就會出現鐵磁諧振，電壓繼電器發出一系列的接地信號。

（4）空載母線虛假接地現象。在母線空載運行時，可能會出現三相電壓不平衡的情況，電壓繼電器發出一系列的接地信號。當其在一條線路上時接地現象就此消失。

1.2 兩相接地故障分析

在目前的電力故障現象研究中，主要包含電相接地故障、兩相接地故障以及三相接地故障三種情形，兩相接地故障是單相接地故障現象沒有沒被安全解決，最后衍生發展成兩相接地故障。在電力系統運行中，兩相接地故障發生的概率相對較低，在教學以及電力保護裝置中應用的方向非常少，但是這一故障現象仍是繼電保護人員應該掌握的理論知識，相關人員也應具備相應的故障處理能力。對此，本文以許繼803 微機線路保護裝置為研究對象，將電力系統中的兩相接地故障進行細致的討論[2]。

1.2.1 故障點的電流分析

圖1：電力系統兩相接地故障分析圖

圖2：分序量電路圖

在電力系統運行過程中，金屬性故障接地現象出現在系統BC中，故障圖如圖1 所示此時故障點的各項電壓分別為對應的故障點的各項電流分別為具體情況如圖1 所示[3]。

根據圖2 可以推導出方程組：

在方程式中，Z1、Z2、Z0分別代表正序、負序以及零序阻抗。

1.2.2 相關報文分析

通過相關數據以及以往資料統計，當電力系統發生故障后，保護裝置應該啟動，報文描述BC 發生故障；與此同時，測量得出故障線路有零序電流流量經過，接地故障在電路中出現。此時，電路兩相接地故障與文章分析吻合。

1.2.3 解決接地短路故障的主要措施

（1）使用機械設備穩定且熱度合理的電氣設備。例如，在互感器、母線、電纜以及瓷瓶應用中，相關工作人員應該以短路計算為主要依據，充分計算沖擊電流和相關校驗設備的電力穩定程度，同時計算發生接地故障時的電流周期分量和檢驗設備的熱穩定程度，在合理使用電力設備的基礎上，確保電力系統平穩運行。

（2）正確計算繼電保護裝置的參數。應在電力系統運行期間，對各種短路現象以及故障情況進行詳細的分析和判斷，在計算過程中，不僅要清楚的知道故障電線支路中的線路電流值，還應該全面的了解電流在網絡中的布局以及分布情況，并準確計算并獲取系統中重要節點的電壓數值。

（3）制定不同的接線方案。發電廠以及配電單位的有關部門應該對接地故障進行周密的分析和處理，設計出不同的接地故障解決方案，進而限制并約束短路以及相關電流故障問題，在必要的短路計算基礎上，實現電力系統的運行狀態平穩。

2 繼電保護與自動化裝置在電力系統中的可靠性分析

2.1 評價并分析保護裝置的靈敏性

電子式互感器是電力系統繼電保護裝置，主要由連接到傳輸系統和二次轉換器的一個或者數個電壓或者電流傳感器構成，主要用以傳輸正比被測量的電力數值、相關供給測量儀器、儀表以及繼電保護或者控制裝置。

隨著互聯網技術以及光纖傳感技術的迅速發展，光電技術在電力系統中應用的最為普遍，以電子傳感器為代表，其具有重量輕、體積小、無飽和現象、絕緣可靠、抗電磁干擾性能較好以及靈敏程度較高的諸多優勢，為繼電保護裝置的平穩運行提供了有利的基礎。如果電力系統一旦出現相關故障，電子式互感器就會實時的集中所有光口的發熱量，并通過獨特的方法自動向繼電保護與自動化裝置傳遞信息，自動保護裝置接收到相應信號后會立刻進行保護操作，采用其他工作方式對電力系統進行調節。

2.2 選擇性切斷故障點

自動化裝置會根據電力系統的運行狀態來選擇合適的位置解決其故障問題，這里所說的故障問題具有一定的特殊性，因為繼電保護裝置在工作流程以及運行原理相對復雜，因而對其進行分析和管理也存在一定的難度。如果電力系統出現了可以維修的故障現象，繼電保護和自動化裝置會反應出非常可靠準確的數據信息，經過相關人員統一處理后，繼電保護系統會自動調節系統的運行功能，推導出在沒有故障的情況下電力系統運行的平均時間，針對不同種類的故障問題進行系統修復并處理，在延長電力設備使用周期的同時，提升電力系統的運行效果。值得注意的是，自動化裝置電子互感器的靈敏性應大于常規電磁互感器，這樣可以確保在電力系統運時，自動化保護裝置的修復效率和常規電磁互感器的功能是大體一致的，這時要求將銅電纜取締，改用通信網絡，如果在此期間，電力系統的指標參數發生相應變化后，就可以發現系統出現故障；假設相關數值指標超過了平均的正常水平，又不能夠立即修復，繼電保護裝置就會在500m 內選擇一個故障點進行切除，并采用合理的方式進行檢測維修。

2.3 短時間內切除故障設備

一旦電力系統出現相關故障時，繼電保護和自動化裝置就可以準確的收集并獲取相關信息，并發出一定的預警信號傳遞給維修工作人員。如果電力故障問題不是特別嚴重，繼電保護裝置就會自動的對相關問題進行處理，切除故障運行部位，確保電力系統安全運行，在相關流程處理完畢后，再發出相應信號傳至監管口；如果電力故障問題特別嚴重，繼電保護裝置會立即向維修人員發送危險預警指令，然后通過靈敏模塊部位結合系統運行狀態，進行故障點的指令切除。

3 提升繼電保護裝置安全性和可靠性的管理措施

3.1 有效運用冗余設計

冗余設計又被稱作余度設計技術，即指在系統或者相關生產設備中為了完成工作任務，增加一套或者多套相同功能的設計通道、工作元件或者部件，確保當系統某部分出現故障時，仍能夠正常運行，減少系統的故障發生率，提高可靠性和安全性。因此，在電力系統繼電保護裝置應用過程中，核心設計人員應該結合電力系統運行的實際情況，結合相關參數及電力指標，優化并改進繼電保護裝置的運行模式和可使用度，加強并聯電路保護，將冗余數據快速傳導出去，進而設計出適宜的維修解決方案。

3.2 不斷改進繼電保護設備

首先，配電部門以及有關供輸電單位的管理部門應該制定完善的繼電保護和自動化裝置的管理制度，加強基礎設備以及工作細節管理，對電力設備的零部件定期進行集中維修、保養及更新；其次，在檢修養護過程中，維修人員應該具備專業的維修知識以及維修經驗，按照標準統一的工作環節對電力零部件以及相關設備進行檢查與維護，提高設備運行效率，并制成規范的維修檢查手冊，以便其他工作人員學習和參考；最后，應正確處理設備故障，例如，當接電線路燒壞時，維修人員應先檢查繼電保護裝置的完整性，確保其沒有受損后再進行下一步的工作安排；當工作人員在處理斷路器設備故障時，應先評估繼電保護裝置的實際運行速度和設定運行速度，再根據實際情況做好維修處理。

3.3 提升繼電保護事故解決效率

應加強電力故障事故的處理能力，企業的有關部門應該加強技能培訓管控，要求每個員工具備故障事故處理的解決能力，保證相關人員能夠利用繼電保護裝置呈現的數據合理、準確的分析和判斷，企業還可以制定獎賞分明的激勵制度。

3.4 強化自動化裝置的穩定性

相關部門應順應時代發展的潮流，學習國內外先進的電力處理技術，引進先進的機電設備，將自動化處理技術應用到電力系統中，提升自動化裝置運行的安全性和可靠性。另外，企業應加強繼電保護和自動化裝置的日常管理，對重要部件每月進行全面檢查，并要求相關人員掌握數據分析和管理能力，當設備出現問題時，能夠對故障點及時排查。在不斷提高繼電保護裝置設備的安全性能的同時，確保電力系統平穩運行。

4 結束語

綜上所述，電力系統的兩相接地故障的分析與管理、如何加強機電保護和自動化裝置的安全管控一直是社會不斷研究和探討的話題。電力企業以及有關單位應樹立自主創新意識，提升電力技術管理水平，不斷與時俱進，統籌規劃，提升電力系統的安全性和可靠性，最后促進社會的可持續發展。