電力配電網(wǎng)單相接地故障選線方法

丁靈衛(wèi) 高仙

摘要：在電力配電網(wǎng)中，單相接地故障會在一定程度上限制供電可靠性以及自動化水平的實現(xiàn)。這就要求相關(guān)工作人員提高對選線環(huán)節(jié)的重視，選擇應(yīng)用多種科學(xué)的選線方法以從根本上降低單相接地故障的發(fā)生風(fēng)險。本文就針對電力配電網(wǎng)單相接地故障選線的方法進行探討，以供相關(guān)的工作人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：電力配電網(wǎng);單相接地故障;選線方法

1電力配電網(wǎng)單相接地故障選線方法

根據(jù)應(yīng)用需求不同，配電網(wǎng)所選擇的接線方式也有著諸多差異。在單相接地故障頻繁出現(xiàn)的情況下，作為專業(yè)人員應(yīng)根據(jù)實際情況，能夠選擇科學(xué)合理的選線方式，主要的選線方式有以下幾種：

1.1信號輸入法

配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，傳感器空閑時電壓輸出為0，以這一特性為基礎(chǔ)，很容易得出信號的流動方向即為故障線方向，在途徑大地接觸點后即可返回，從而準(zhǔn)確定位故障位置。為盡量消除信號的干擾作用，應(yīng)選擇科學(xué)頻率完成信號傳輸任務(wù)，建議在初期選擇具有便攜優(yōu)勢的裝置幫助探測信號。自動化電路可以應(yīng)用在信號的集中處理環(huán)節(jié)，并需要以傳感器裝置作為信號的傳輸出入口。

1.2殘流增量法

殘流增量選線的方法主要是通過自動調(diào)諧消弧線圈對補償度改變時各出線零序電流變化情況進行線路選擇，進而確定故障線路，如果接地故障持續(xù)了很長時間，已經(jīng)明顯大于閾值，就是一種永久性的接地故障。這時對于金屬性接地故障而言，電流變化只是表現(xiàn)在故障線路中的。若是有一定過渡電阻的故障，每一條出現(xiàn)零序電流都會發(fā)生變化，故障線路的變化是最大的，也就能夠判斷出故障線路。當(dāng)前大部分的自動調(diào)諧的消弧線圈都能夠進行殘流增量選線，消弧線圈會受到帶負(fù)荷調(diào)諧的限制，因此故障點殘留的電流量也不會發(fā)生太大的變化。消弧線圈調(diào)諧方式存在差異，殘留改變的時間也不同，一般在幾秒到幾分鐘。為了防止消弧線圈受到帶負(fù)荷調(diào)諧的影響，需要將消弧線圈并聯(lián)，或者與電阻串聯(lián)。

1.3中電阻法

如果發(fā)生瞬時性接地故障的時候，不投入電阻;如果接地故障是永久性的，投入電阻就要推遲一段時間，有功電流在這個電阻產(chǎn)生僅通過故障電路，可以根據(jù)這個原理實現(xiàn)選線。但是需要特別關(guān)注的是，電流變化在金屬性接地故障的時候僅僅表現(xiàn)為線路零性序電流變化，如果過度電阻存在于故障點，雖然電流在各個出線零序都有表現(xiàn)，但是故障線路還是最大。不同的電壓等級，不同的廠家都會選擇不同的電阻，阻值也不會相同，所以他們產(chǎn)生的電流也不會相同，所以在選線結(jié)束的時候需要立即切除電阻。從根本來說，增量殘留法和中電阻法基本是相同的選線方法，它們主要的區(qū)別是前者的附加電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中電阻法產(chǎn)生的電流，在某種方面，系統(tǒng)中點性接電方式已經(jīng)被改變了。

1.4穩(wěn)態(tài)零序電流幅值比較法

小電流接地管理問題發(fā)生后，問題線路的平衡穩(wěn)態(tài)零序電流等于所有安全線路對地的總電容電流。電容量零序電流在平衡狀態(tài)下的零序電流幅值比有問題的線路相對較低。通過比較各條線路的平衡零序電流，可以方便的將故障線路與安全線路分開。雖然這種方法簡單，結(jié)構(gòu)也容易進行制造，但由于系統(tǒng)管理和結(jié)構(gòu)問題而受到了比較大的約束，而且這種做法對諧振接地管理系統(tǒng)是沒有很明顯的效果的。穩(wěn)態(tài)零序電流幅值比較法的管理系統(tǒng)發(fā)生單相接地問題，問題線路和安全線路上的零序電流方向會發(fā)生變化：對于問題線路，零序電流通過線路流向母線;對于安全的線路，零序電流通過母線流向線路，這就是所謂的零序功率做法。這一原理也可作為生產(chǎn)設(shè)計選線的依據(jù)。但當(dāng)線路短路、高阻接地、線路故障區(qū)靠近變壓器時，零序電壓和零序電流的幅值會很小。因此，諧振接地管理系統(tǒng)群的相位識別比較困難，穩(wěn)態(tài)零序電流幅值比較法不適用。群幅值比較法結(jié)合了前兩種方法的優(yōu)點，對每條線路的平衡零序電流幅值進行比較，找出一些幅值較高的線路，逐一比較這些線路的零序電流，將同一線路中不同相位的線路屏蔽成有問題的線路。然而，這種方法并不能完全解決消弧線圈管理系統(tǒng)的接地失效問題。工頻零序電流有功分量法。這是一種理想的零序電流平衡方法，主要是根據(jù)有功功率結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)零序電流來判斷故障是否發(fā)生。當(dāng)線路發(fā)生故障時，會產(chǎn)生零序電流，使有功功率高于安全線。兩者都具有有功功率的極性特點，突出了相反的性質(zhì)。根據(jù)這一原理，可以采用工頻零序電流有功分量法形成零序電流。該方法突破了以往諧振接地管理系統(tǒng)成本低、選線不正確的問題，即相應(yīng)的靈敏度和精度下降，可以大大提高諧波抑制效果。這是一種確定管理系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波的方法。一般來說，有兩種情況：從故障線路的平衡零序電流中提取五次諧波分量，其幅值高于安全零序電流。基于這一原理的選線方法又稱五次諧波法。為了獲得問題振幅的最大和，將3、5和7階諧波分量加到平方和上。這些方法都會消除消弧線圈的影響，但在檢測中仍存在靈敏度低、選線精度差等問題。

2不同選線法的性能對比

2.1選線便利性對比

需考慮選線裝置安裝的空間，同時安裝施工的復(fù)雜程度、售后工作的便利程度等等方面的因素都會對其造成一定的影響。暫態(tài)法以及殘流增量法需要的設(shè)備為核心單元，無需較大的安裝空間;而注入法則需要增加信號發(fā)生設(shè)備，因而需要較大的空間;中電阻法需要在系統(tǒng)中性點，也即高壓室內(nèi)加設(shè)中電阻，因而需要最大的系統(tǒng)空間。同時暫態(tài)法與殘流增量法選線僅僅需要接入零序電壓與電流，可實現(xiàn)帶電條件下進行一次施工，較為簡單，因而可以優(yōu)先使用;而中電阻法則由于需要安裝中電阻，需要在停電情況下進行。

2.2選線可靠性對比

檢測方法的可靠性直接決定著其利用信息總量，相比之下，利用信息量與可靠性成正比，可以說可靠性越高，利用的信息量就越大，而在相同的時間之內(nèi)，也利用了更大的信號幅值。在另一方面，隨著信號利用時間的延長，就會出現(xiàn)重復(fù)選線的方式，可靠性也會有所提高。在故障情況下，零序電流在暫態(tài)分量上與穩(wěn)態(tài)分量相比較高，部分情況下差距可以達到百安培級。但是注入信號法以及殘流增量法與中電阻法也可以實現(xiàn)重復(fù)選線，因而對于接地故障來說，其可靠性均較高。但是在弧光接地故障以及間歇性接地故障方面，穩(wěn)態(tài)選線的可靠性會受到影響，尤其是在較高阻的接地故障方面，各方法選線的可靠性都出現(xiàn)了明顯下降。

2.3選線安全性對比

其主要在兩個方面得到體現(xiàn)，一方面是裝置自身的安全性，在設(shè)備的運行當(dāng)中，也體現(xiàn)在本裝置在運行時不會對其他設(shè)備造成損害。在主動式選線方法當(dāng)中，一方面其自身具有核心單元，同時還需要安裝專用設(shè)備，并與其他設(shè)備相配合，舉例來說，信號注入設(shè)備以及消弧圈并聯(lián)的中電阻、與消弧線圈的補償度等等。由于設(shè)備數(shù)量的增加，也容易產(chǎn)生更多的系統(tǒng)安全隱患。但被動式的暫態(tài)選線法僅僅將故障暫態(tài)電壓電流作為信號，對于系統(tǒng)的運行狀并沒有影響，因而安全性較高。

3結(jié)束語

由于不同電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的線路故障原理存在著諸多不同，因此在選擇應(yīng)用選線方式時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇適合方法。需要注意的是無論是任何一種選線方式，都應(yīng)當(dāng)確保電流在傳輸時的穩(wěn)定性，也只有這樣才能夠確保信號和極性統(tǒng)一完全，以此為配電網(wǎng)的后續(xù)完善與優(yōu)化奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]桑在中，張慧芬，潘貞存.用注入法實現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)單相接地選線保護[J].電力系統(tǒng)自動化，2018，20（2）：11-12.

[2]曾祥軍，伊項根，于永源，等.基于注入變頻信號法的經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)控制與保護方法[J].中國電機工程學(xué)報，2017，20（1）：29-23.

[3]周浩，張俊杰，袁海，王露，等.廣域殘流增量選線方法在輻射狀諧振接地系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，2016，30（3）：84-88.