淺析小電流接地系統(tǒng)在配電線路中的應(yīng)用

楊碩彥 陳紅偉

【摘 要】 近年來(lái)，隨著配網(wǎng)的逐步改造，電力系統(tǒng)對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高；電力重要用戶及居民生活用電對(duì)電能的依賴(lài)程度日趨攀升，他們對(duì)電力行業(yè)的服務(wù)要求標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。但是，由于種種原因，導(dǎo)致線路故障跳閘時(shí)有發(fā)生。尤其小電流接地故障，不易查找，若不及時(shí)解決，會(huì)導(dǎo)致故障進(jìn)一步擴(kuò)大，造成大面積停電。由于電能的廣泛應(yīng)用，而配電線路又容易出現(xiàn)接地故障，人工檢測(cè)故障又不易現(xiàn)實(shí)，系統(tǒng)智能化小電流接地選線裝置就應(yīng)運(yùn)而生，既操作方便，實(shí)用性又高。因此，小電流接地系統(tǒng)在配電線路中起到了積極的作用。

【關(guān)鍵詞】 小電流接地系統(tǒng) 應(yīng)用

1 基本概念

1.1 小電流接地選線裝置的概念

小電流接地選線裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)小電流接地選線或小電流。是電力行業(yè)使用的一種保護(hù)設(shè)備。該設(shè)備適用于3—66KV中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)電阻、消弧線圈接地系統(tǒng)的單相接地選線，用于電力系統(tǒng)的變電站、發(fā)電廠、水電站及化工、冶金等大型廠礦企業(yè)的供電系統(tǒng)，能夠指示出發(fā)生單相接地故障的線路。

1.2 小接地電流系統(tǒng)的概念

中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于不構(gòu)成短路回路，接地短路電流比負(fù)荷電流小很多，這種系統(tǒng)稱(chēng)為小電流接地系統(tǒng)。一般在66kv及以下系統(tǒng)常采用這種系統(tǒng)。

2 小電流接地系統(tǒng)具有的特點(diǎn)

隨著配電系統(tǒng)的逐步增大，如變壓器容量及出線的增多，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地電容電流會(huì)很大，可能造成“弧光接地過(guò)電壓”，傷害設(shè)備絕緣，造成設(shè)備損壞事故。

目前，我國(guó)大多數(shù)配電系統(tǒng)采用的變壓器是一個(gè)具有“中性點(diǎn)”的“星形”接線的接地變壓器，通過(guò)這個(gè)星形接線的變壓器，可使消弧線圈能夠接到中性點(diǎn)上。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，用消弧線圈的電感電流來(lái)平衡接地點(diǎn)的電容電流，以避免形成弧光接地過(guò)電壓。

2.1 小電流接地系統(tǒng)存在的危害

（1）非故障相電壓升高，危害電網(wǎng)絕緣。正常情況下，非故障相電壓升高1.732倍（也就是√3）。接地點(diǎn)間歇拉電弧，線路電容反復(fù)充電，電壓升高可達(dá)3.5倍。

（2）接地電弧長(zhǎng)期存在，可能燒壞接地點(diǎn)絕緣，造成相間短路故障。

（3）繼電保護(hù)配置困難：1）故障電流微弱，接地電弧不穩(wěn)定，接地故障選線的問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好地解決；2）許多供電部門(mén)仍然拉路法選擇接地線路；3）供電瞬時(shí)中斷，影響用戶用電設(shè)備正常工作，甚至可能造成停電事故。

2.2 小電流接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）主要是避免接地故障跳閘，提高供電可靠性。大部分情況下，接地電弧能夠熄滅，電網(wǎng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。

（2）接地電流小，可防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

（3）大大降低線路跳閘率。據(jù)我公司某變電站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：采用小電流接地運(yùn)行方式10KV線路平均每年跳閘26次，改造前經(jīng)小電阻接地之后平均每年跳閘48次，由此可見(jiàn)，采用小電流接地運(yùn)行方式跳閘率減少近50%。

3 一般在生活、生產(chǎn)中常見(jiàn)的故障

（1）電動(dòng)機(jī)繞組單相絕緣擊穿對(duì)地放電；

（2）架空線路被樹(shù)枝砸斷或被吊車(chē)碰斷；

（3）電纜被盜剝，引起單相電纜漏芯放電。

4 傳統(tǒng)的單相接地處理方式

傳統(tǒng)的單相接地處理方式是與電力調(diào)度密切聯(lián)系，通過(guò)調(diào)整負(fù)荷和改變運(yùn)行方式，采用逐條線路拉閘停電的辦法查找接地故障線。這樣會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間的停電，反復(fù)的停、送電操作，很容易發(fā)生誤操作事故，不利于供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。帶接地故障時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，還會(huì)造成用電設(shè)備因過(guò)電壓而溫度升高，絕緣損壞，并使接地故障擴(kuò)大為短路事故。

5 裝置介紹

隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微機(jī)型的小電流接地選線裝置（見(jiàn)圖1），這種裝置可以在不對(duì)線路拉閘停電的情況下找到故障線路，因此與傳統(tǒng)檢測(cè)方案相比有很大的優(yōu)越性。

6 選線的方式

（1）小電流接地選線裝置首先通過(guò)測(cè)量母線的零序電壓判斷哪段母線接地，然后，通過(guò)各條線路的零序電流和零序電壓比較，零序電流落后序電壓900，確定接地線路。

（2）判斷母線接地后，通過(guò)探索跳閘，經(jīng)重合閘延時(shí)后重合閘動(dòng)作，自動(dòng)合上開(kāi)關(guān)，當(dāng)零序電壓仍然存在，表明“本線路未接地”，當(dāng)零序電壓不存在，表明“本線路接地”。

7 小電流接地自動(dòng)選線的原理（見(jiàn)圖表2）

8 微機(jī)型單相接地選線原理

8.1 比幅比相法

對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，比較母線的零序電壓和所有線路零序電流的幅值和相位，故障線路零序電流相位應(yīng)滯后零序電壓90°并與正常線路零序電流反相，若所有線路零序電流同相，則為母線接地。

8.2 突變量法

在消弧線圈兩側(cè)并聯(lián)電抗器和開(kāi)關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)并聯(lián)電抗不投入運(yùn)行，發(fā)生永久性接地故障后將并聯(lián)電抗短時(shí)投入，持續(xù)5-10秒再斷開(kāi)，使零序電流發(fā)生5A的突變量，這個(gè)突變的電流只會(huì)在故障線路中體現(xiàn)出來(lái)。

8.3 首半波法

發(fā)生故障的最初半個(gè)周波內(nèi)，故障線路零序電流與正常線路零序電流極性相反，因此可以通過(guò)比較首半波的零序電流極性進(jìn)行故障選線。

8.4 有功分量法、能量法

這兩種方法的原理相同，對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，故障線路的零序電流的有功分量與正常線路極性相反，可以用這個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行選線。

8.5 諧波比幅比相法

對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，對(duì)諧波分量而言消弧線圈處于欠補(bǔ)償狀態(tài)。如果線路零序電流中含有豐富的諧波成分，則比較所有線路零序電流諧波分量的幅值與相位，故障線路零序電流幅值較大且相位應(yīng)與正常線路零序電流反相；若所有線路零序電流同相，則為母線接地。

9 小電流接地裝置在使用中具有以下優(yōu)點(diǎn)

（1）不用整定，調(diào)試簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，自動(dòng)選擇顯示故障線路；

（2）選線方案優(yōu)先，選線準(zhǔn)確，帶方向，可以區(qū)分線路和母線接地；

（3）記錄接地初始時(shí)刻及累計(jì)時(shí)間，抗干擾功能強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集精度高；

（4）裝置不受系統(tǒng)運(yùn)行方式，線路長(zhǎng)短，接地電阻的影響；

（5）具有判斷瞬間接地故障，可配置接地跳閘系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘；

（6）使用后大大方便了值班電工，減輕電氣值班員的工作量，減少了故障查找時(shí)間，提高了工作效率。

10 結(jié)語(yǔ)

小電流接地選線裝置的應(yīng)用，很好地解決了供電系統(tǒng)線路單相接地選線問(wèn)題，避免了以往在進(jìn)行單相接地選線時(shí)，大量的倒閘操作以及對(duì)變電站安全運(yùn)行造成的安全隱患，可大大提高供電的安全可靠性。同時(shí)也提高了查找接地點(diǎn)的效率。但是，由于系統(tǒng)發(fā)生接地的具體原因是非常復(fù)雜的，因此，在實(shí)際工作中線路單相接地時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況準(zhǔn)確地區(qū)分真假接地。然后，根據(jù)判斷出的接地類(lèi)別采用正確的方法進(jìn)行處理。

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