提高小電流接地選線準確性措施及分析

唐俊

摘要：在10～35kV電網中，普遍采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式，這兩種方式統稱為小電流接地系統。小電流接地系統單相接地故障是電網最常見的故障之一，線路接地故障占總故障的70%以上。在實際運行中存在準確性不高的問題，尤其是在經消弧線圈接地系統中動作正確率很低，對可靠供電造成了很大的影響。電力公司對線路跳閘率考核要求提高，如何減少線路不必要的停電次數已成為當前思考的重要問題。

關鍵詞：小電流接地;單相接地;解決措施

當發生單相接地故障時，應及時找出接地故障線路以便迅速處理。對于單相接地故障的檢測，傳統的方法是采用副二次繞組接成開口三角形的三相電壓互感進行檢測。為了尋找故障線路，值班員通常采取輪流拉閘的辦法來確定具體的故障線路。這種方法，會給安全運行及用戶的生產造成一定的影響，降低了用戶的供電可靠性。及時準確地判定接地回路是快速排除單相接地故障的基礎，實現判定接地故障回路的保護裝置通常被稱為小電流接地選線裝置，但選線裝置發生誤選和漏選幾率較大，效果不能令人滿意，因此研究小電流接地選線準確性這一課題對提高供電可靠性有很強的實踐性意義。

1.小電流接地系統發生單相接地時產生的問題

在系統正常運行的過程中，三相對地的電容電流通常相似度很高，因為三相電容中性點負責接地，因此電位數值呈現0，而在電勢方面，電網電源和電容的中性點電勢相同，因而此時的電源中性點電勢是0.倘若遇到單相接地的情況時，整個電網的接地單相電壓會直接下降到0值，同時零序電壓V0也會在電網中呈現出來。此時的相電壓值和平常的電壓值相同，但是電流的電壓量卻是同接地相故障前不一致。通常系統中很少會存在負序電壓，因此零序電壓也叫中性點位移電壓。

1.1中性點不接地系統

當電網系統出現毛病時，通常情況下，在正常線路中會產生零序電流，即接地電容電流，這時的故障電流會大于接地電容電流值，電流方向以母線為起點，流向故障的線路。然而當出現接地電流較大的情況時，電弧很難自己熄滅，而是在此基礎上產生更強的弧光，并不間斷的接地過電壓。這樣一來，很容易引起多相短路的情況，進而影響整個電網的正常運行。

1.2各種干擾對零序電流測量的影響

在進行零序電流測量過程中，通常會受到兩方面的干擾：一方面，會受到電磁場的干擾。當變電站地處電磁場范圍內時，會受到很強的電磁波的干擾，因此，小信號經常因受干擾程度大而出現接收不到的情況;另一方面是當系統負荷出現不平衡狀態時，零序電流和諧波電流值會隨著變大。倘若系統負荷不平衡，那么在測量回路電流時，就會產生一些零序電流，從而在一定程度上影響接地時的電容電流。

1.3接地選線裝置運行中的問題

硬件電路設計上存在的先天不足，裝置投運的最初一段時間，判斷準確率很高，運行一段時間后會因為由于硬件電路故障導致不準確了。小電流接地選線裝置未作為繼電保護裝置對待。不論是從設計、制造、工藝還是從應用上講小電流選線裝置一直被認為是一個檢測裝置，由于它的運行好壞不直接對系統的安全運行造成影響，因此未引起足夠的重視。接線錯誤，從現場的情況來看，往往會出現零序回路不對應、回路未接人、零序不平衡電流過大、極性不對等現象。很多變電站采用架空線出線，無法安裝零序電流互感器，只能采用三相電流互感器合成零序電流。由于電流互感器的誤差及各線路的電流互感器變比可能不一致，使選線準確率大大降低，這是基于零序電流選線原理的裝置無法克服的缺陷。

1.4其它因素

接地故障時受到不同故障線路、故障相別、故障初相角、故障點位置以及不同系統的接地方式、故障接地電阻的影響等因素采集的參量差別較大。受電網的自身結構、負荷變化及現場狀況復雜，故實際應用中針對單一故障信息的選線方法都有適用范圍和局限性。小電流系統單相接地時產生的零序 電流是系統的電容電流，其大小與系統規模和線路類型（電纜或架空線）有關，在小電流弱信號下實現選線，其準確率難以保證。干擾大、信噪比小，尤其是現場各種干擾使檢測出的故障成分信噪比非常低，可用信號不能被有效提取，誤選的可能性會更大。配電網運行方式改變頻繁，造成電容電流和諧波電流也頻繁改變也會造成零序電流和諧波電流的不穩定。

2.提高小電流接地選線監控裝置準確性的相關措施

2.1零序電流互感器精度和安裝問題

一般情況下，當出現電流互感器有較大的誤差時，其主要原因就是一次側匝數太少，然而零序電流互感器的一次側只有很短的一匝。單相接地的電流通常為10A以內，因此，在互感器變化過程中，產生的誤差值能在20%以上，而角誤差也能高達20度，因此，這樣一來，接地檢測工作并不能確保絕對的準確。因此，在裝置小電流接地選線監控時，要將精度較高的零序電流互感器考慮在內，并確保其線性測量范圍在mA級以上，這樣一來，勵磁阻抗更易同電流繼電器的線圈阻抗相互契合。進一步擴大功率輸出值，提高準確度。

倘若發生接地問題時，很容易會反流回有障礙的電流，并經過有障礙的線路和正常線路的電纜鉛皮，與此同時，有障礙的電流也會沿著正常線路電纜的導電外皮再流動回來，很可能會使得正常線路的零序電流增大，致使出現正常線路保護誤動作的情況。此外，由于正常線路的電纜外皮會將接地電的電流分散，這樣也會造成一定量的有障礙線路的零序電流發生損耗的情況，逐漸降低零序電流的保護靈活度。

2.2系統運行方式變化和線路長度可能相差很大

在國內的變電所中，一般都由上一級人員決定消弧線圈的投入與否，因此，變電所在運行過程中也會出現有消弧線圈投入和無投入的兩種狀態，并且出線回路數也會有所調整，這樣一來，很容易使得一次接地電流差異較大，最終出現監控裝置的動作錯誤。因此，很多商家根據這個問題做了很好的改進，并設置了自動識別系統，改變了原有的運行方式，更方便進行裝置內部參數的自行調整。倘若出現線路長度差距較大情況時，裝置會出現錯誤判斷，由于故障點的零序電流的總值被細分為多條正常線路的零序電流，同時線路和零序電流值成正比形式。在變電所中，如果接地的線路是2號，1號線路會加長，接地電流值是5A，3號線路的電流值是0.5A，4號線路的電流值是0.3A，那么2號線路的接地電流就是5.8A。不僅如此互感器誤差和測量誤差也要考慮在內，因此2號線路的電流值就可能不是最大值，因此形成誤判的情況。

2.3設備參數及試驗的影響

加強對零序CT進行參數特性檢測，對投運的選線裝置的性能進行梳理，找出其原理差異，并對原理進行充分掌握，判斷是否具備較高的選線能力。對接地選線進行實際檢測，對一次進行模擬接地試驗，各廠家在原理上有獨特的方式方法，而這些很難用常規儀器進行驗證，試驗方法是影響接地準確性的重要因素。無法對該類品進行動模試驗，現場接地試驗是檢驗裝置能否滿足現場需求的惟一辦法，或者是從一次升流升壓，盡量選擇準確度高的專用零序電流互感器。二次接線中盡量減少誤差和電磁干擾的影響，二次電纜采用屏蔽電纜為好，屏蔽層兩端應可靠接地。所有配出線的零序電流互感器一、二次極性要核對正確，最好在同一變電所采用同一種接線方式，支撐零序電流互感器的鐵框架不應形成閉合框架，以免分散故障時的接地電流。

結論

因此，在裝置小電流接地選線監控時，應當盡可能的考慮到零序電流互感器精度和安裝問題，并針對系統運行方式變化進行改進，設置自動識別系統，進一步保障監控裝置內部參數完成自行調整，將遇到的相關問題盡可能從誤差最小的角度解決。

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