配網線路兩點相繼接地故障選線方法

楊帆

摘要：針對小電流接地系統發生兩點相繼接地故障時常規選線裝置選線準確率不高的問題，結合故障發生時零序電流特征分量幅值及相位關系，提出了一種配網線路兩點相繼接地故障選線方法。通過實時采集母線零序電壓及各饋線零序電流，提取及處理零序電流特征分量并比較其幅值相位關系，實現了兩點相繼接地故障選線。在某10kV小電流接地系統中對不同故障饋線的相繼接地故障進行仿真測試，結果表明所提方法能正確選出接地線路，具有一定的工程實用價值。

關鍵詞：小電流接地系統;相繼接地;故障選線

引言

10kV配電線路系統通常為小電流系統，當發生接地故障時由于線路整體電流波動較小，因此很難及時對故障進行定位。需要了解接地故障的情況同時掌握定位方法，才能將接地故障帶來的影響進行最小化處理。

1相繼接地故障特征

1.1同名相兩點相繼接地

首次接地的等值過渡電阻為首次故障接地電阻，第二次接地的等值過渡電阻近似為首次故障接地電阻和第二次故障接地電阻的并聯，因此前后兩次接地故障過渡電阻大小不同，故障特征不同。若首次故障為金屬性接地或低阻接地故障，第二次故障為高阻接地故障。首次接地具有明顯的故障特征：對不接地系統，故障線路暫態及穩態零序電流從線路流向母線，極性與健全線路相反，幅值大于健全線路;對消弧線圈接地系統，故障線路的暫態零序電流極性與健全線路相反，且幅值大于健全線路，選線裝置能正確選出故障線路。當第二次高阻接地故障發生后，接地故障等值過渡電阻為低阻（首次故障接地電阻和第二次故障接地電阻的并聯），母線零序電壓及各出線零序電流分布特征變化不大，選線裝置無法正確選出第二條接地線路。若首次故障為高阻接地故障，第二次故障為金屬性接地故障或低阻接地故障。首次高阻接地故障可使用高阻接地故障選線算法選出故障線路。當第二次金屬性接地或低阻接地故障發生后，接地故障等值過渡電阻為低阻（首次故障接地電阻和第二次故障接地電阻的并聯），母線零序電壓及各出線零序電流發生明顯變化：對不接地系統，故障線路穩態及暫態零序電流幅值明顯大于健全線路，且與健全線路極性相反;對消弧線圈接地系統，故障線路暫態零序電流幅值明顯大于健全線路，且與健全線路極性相反，選線裝置運用穩態或暫態選線方法能正確選出第二條接地線路。

1.2異名相兩點相繼接地

當發生異名相兩點相繼接地故障時，各出線不同相經大地“短接”形成短路回路，此時零序電壓及大短路電流同時存在。由于零序電壓的存在，常規選線裝置仍然處于單相接地故障判斷邏輯中，無法檢測到第二條線路的接地故障。即使線路保護裝置能檢測到相間接地短路故障，并在過流保護延時到后直接動作跳閘，但發生接地的兩條線路由于參數、負載不同，其過流保護的過流定值、延時定值設置不同，線路保護裝置發出跳閘命令的時間有差異，可能會出現如下情況：一條線路被線路保護裝置跳閘切除后，兩點接地短路故障變成單點接地故障，大短路電流消失，變成小電流，另一條線路過流保護由于不滿足過流定值動作條件而無法切除，此時系統恢復到單點接地故障狀態，余下一條線路等待處理。具有采集開關位置信號功能的選線裝置可根據開關位置信息繼續選線，選出余下的接地線路。但目前安裝于現場的傳統選線裝置大多不具備采集開關位置信號功能，若余下的線路是首次接地的線路，運行人員可通過選線裝置的告警信息去排查并切除;若是第二條接地的線路，選線裝置和線路保護裝置均無法選出或切除，只能采用傳統人工拉路選線方法，時間長效率低，且故障期間易造成設備絕緣擊穿損壞和人員觸電傷亡事故。

2相繼接地故障選線方法

結合小電流接地系統諧波幅值比較及極性比較的綜合選線方法，此處通過提取和分析各線路零序電流特征分量，按特征分量幅值大小進行排序，然后比較各線路特征頻率下特征分量的相位關系，如果某條線路特征分量相位關系與其他線路相反，且該線路特征分量幅值大于其他線路特征分量幅值之和的整定值倍數，則判定該線路為單點接地線路;如果存在兩條線路特征分量相位關系與其他線路相反，且這兩條線路特征分量幅值之和大于其他線路特征分量幅值之和的整定值倍數，則判定這兩條線路為同名相兩點相繼接地線路;在故障期間循環進行短路故障啟動判別，若檢測到有零序電流超過短路定值，則判定發生異名相兩點接地故障，找到基波幅值最大的兩條線路，若其幅值近似相等且相位相反，則判定為異名相兩點相繼接地線路。

3檢測技術的未來發展方向

隨著傳感器、物聯網、云主站、大數據技術的發展，為進一步提高配電網接地故障檢測的準確性提供了可能。電子式電壓電流傳感器將逐步替代電磁式零序電壓電流互感器，暫態電流電壓信號不再失真，并可方便地從配電網線路通過小型CT取電。電子式電壓電流傳感器可以同步采集各點電流電壓，同步合成各點零序電流和零序電壓波形，采用電力系統原理更先進、技術更可靠的方法來分析和定位接地故障位置。其適用于10kV架空線路，是建設中壓配電網架空線路、絕緣子、避雷器和開關、變壓器等配電設備接入泛在電力物聯網的技術發展方向。

結語

本文提出的配網線路兩點相繼接地故障選線方法，解決了小電流接地系統中發生兩點相繼接地故障時常規選線裝置不能正確選出所有故障線路的問題。仿真測試結果表明運用故障時零序電流特征分量幅值及相位關系進行選線的方法，能正確處理單點接地，同名相兩點相繼接地及異名相兩點相繼接地故障選線問題，對故障快速進行隔離，提高配網供電可靠性及安全性具有重要意義。

參考文獻

[1]王蘇，曾鐵軍，鄭茂然.中性點非有效接地電力系統異名相兩點接地短路時的選擇性跳閘決策[J].電網技術，2010，34（7）：195-199.

[2]劉渝根，王建南，馬晉佩，等.結合小波包變換和5次諧波法的諧振接地系統綜合故障選線方法[J].高電壓技術，2015，41（5）：1519-1525.

[3]何英靜，趙偉，朱艷偉，等.基于復雜網絡理論的配電網中性點接地方式可靠性影響研究[J].電測與儀表，2018，55（22）：19-24.

[4]彭向陽，胡衛，毛先胤，等.輸電線路架空地線接地方式對線路零序參數的影響[J].電網技術，2014，38（5）：1302-1309.

[5]束洪春，田鑫萃，張懌寧.接地短路線路故障快速識別及故障測距研究[J].電網技術，2015，39（12）：3584-3591.

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