提高小電流接地系統(tǒng)接地選線準(zhǔn)確率

李巖松,李姍姍,張亞平（國網(wǎng)山東省電力公司五蓮縣供電公司，山東日照，262300）

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提高小電流接地系統(tǒng)接地選線準(zhǔn)確率

李巖松,李姍姍,張亞平
（國網(wǎng)山東省電力公司五蓮縣供電公司，山東日照，262300）

摘要：小電流接地系統(tǒng)接地選線準(zhǔn)確率不高直接影響了電力系統(tǒng)的供電水平。本文將針對小電流系統(tǒng)單相接地特點、接地信號的分類、選線誤判原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施，為提高小電流系統(tǒng)接地準(zhǔn)確率提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng)；接地選線；準(zhǔn)確率

在實際的變電站工程中對于6-66kV的電力系統(tǒng)中接地線一般采用消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)或中性點不接地的方式，以便當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，使其不構(gòu)成短路故障，從而能夠保證電網(wǎng)系統(tǒng)中電流較少，從而并不破壞系統(tǒng)電壓的對稱性，保證系統(tǒng)還能夠繼續(xù)使用1-2小時。在這段期間，為了防止其故障擴(kuò)大，必須找到合適的方式對系統(tǒng)故障進(jìn)行排除。自20世紀(jì)80年代，小電流接地選線裝置開始被廣泛使用，自此，廠家開始逐步提升選線的準(zhǔn)確率，但在實際的設(shè)備運行中，其誤判率仍舊較高，導(dǎo)致在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，常選用傳統(tǒng)的手動拉閘試驗的方式，而放棄使用檢選設(shè)備。本文將分析小電流接地系統(tǒng)中接地選線準(zhǔn)確率較低的原因，并提出相應(yīng)解決措施。

1　小電流系統(tǒng)接地選線特點

1.1 電流信號小

小電流接地系統(tǒng)中采用的單相接地中的電流值較小。其系統(tǒng)電容電流稱之為零序電流，零序電流的大小受到線路的類型和零序電流的大小的影響，并且其數(shù)值電流較小。在零序電流經(jīng)過中性點接入消弧線圈之后，其數(shù)值有將變小。消弧線圈具有過補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和完全補(bǔ)償三種補(bǔ)償狀態(tài)，其補(bǔ)償狀態(tài)的不同將會影響接地基波電容電流與無消弧線圈補(bǔ)償方式。當(dāng)采用五次諧波電流或者零序電流對有消弧線圈的小電流接地系統(tǒng)進(jìn)行功率方向檢測，其五次諧波電流要比零序電流小20-50倍。

1.2 干擾大，信噪比小

干擾小電流系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素主要有兩方面：第一，在變電站附近的磁場干擾較大，從而在其附近裝設(shè)的小電流系統(tǒng)的單相接地保護(hù)裝置造成干擾。當(dāng)系統(tǒng)中負(fù)荷電流不平衡造成零序電流和諧波電流的超過其正常值，尤其在較小的電網(wǎng)系統(tǒng)中，這種干擾更加明顯，其具體表現(xiàn)為接地電容電流小于正常值，而接地的回路零序電流和諧波電流大于非接地回路電流，從而造成小電流接地系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。

1.3 隨機(jī)因素影響的不確定

小電流系統(tǒng)在配電網(wǎng)中使用較為普遍，其運行模式經(jīng)常變化造成小電流接地系統(tǒng)不穩(wěn)定。其中，變電站的出線的數(shù)量和長度發(fā)生改變，造成小電流系統(tǒng)中的零序電流、諧波電流和電容電流也隨之頻繁改變。除此之外，系統(tǒng)中母線電壓不穩(wěn)定、負(fù)荷電流大小變化頻繁和故障點接地電阻具有不確定性等原因，都是造成系統(tǒng)中故障點零序電流、電容電流和諧波電流不穩(wěn)定的重要因素。

1.4 電容電流波形不穩(wěn)定

小電流單相接地系統(tǒng)發(fā)生故障時，常會造成電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)的間歇性不穩(wěn)定弧光接地故障，從而導(dǎo)致電容電流的波形變得不穩(wěn)定，從而也影響諧波電流的穩(wěn)定性。

2　小電流接地系統(tǒng)接地選線的誤判原因

2.1 零序電流互感器存在誤差

電流互感器制作中，鐵芯和原方繞組的勵磁安匝的數(shù)量代表了其具有的磁勢，而電流互感器的準(zhǔn)確度受到其鐵芯的勵磁安匝數(shù)量與原方繞組的勵磁安匝的數(shù)量的比例影響，其比例越大，準(zhǔn)確性越高，其誤差越小，也就是說，在相同電流情況下，對于同一個鐵芯來講，其原方繞組的匝數(shù)越少，其造成測誤差越大。所以，在電流互感器的制作過程中常常會將額定電流高于400A的互感器的原方繞組制作成多匝式結(jié)構(gòu)，以提升其準(zhǔn)確率。但是，零序電流的互感器為套管型或母線型電流互感器，這種互感器本身無原方繞組，是采用將被測電路的匯流排、引線套管或者電纜穿過其的內(nèi)孔，從而發(fā)揮原方繞組的作用。所以，理論上其原方繞組的匝數(shù)只有一砸，因此當(dāng)系統(tǒng)中的電流超過100A時，零序電流互感器的準(zhǔn)確度已經(jīng)不能得到保證，從而造成較大的誤差率。

小電流接地系統(tǒng)中實際使用的零序電流互感器的原方電流值較小，在正常運行的情況下，基本處于無電流的狀態(tài)，但當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時，原方電流稍微增加至10A左右。相關(guān)文件規(guī)定，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)故障時其電流的故障大于10A時，應(yīng)采用消弧線圈做補(bǔ)償線圈。而帶有補(bǔ)償線圈的接地故障中的電流會變小，一般數(shù)值在2-5A左右，在該數(shù)值電流下的零序電流互感器存在的變比和相角誤差均增加，從而造成生產(chǎn)零序電流互感器的廠家無法給出標(biāo)準(zhǔn)的變比和誤差保證指標(biāo)。經(jīng)過試驗測量，得到在5A原方電流下，不同廠家的零序電流互感器在具有二次負(fù)荷的基礎(chǔ)上，其變比的誤差范圍在20%-80%之間，相角誤差在10度-50度之間。零序電流互感器的較大誤差造成無論采用對零序電流的方向和大小，五次諧波的大小和方向還是零序有功或者武功功率原理進(jìn)行的故障測量都存在較大的誤差率。

2.2 零序濾波器的誤差分析

三相保護(hù)用電流互感器是變電站工程中應(yīng)用較為廣泛的零序濾波器，其基本原理是采用三相保護(hù)電流合成零序電流，而零序濾波器本身存在不平衡輸出問題，從而造成其準(zhǔn)確性較低。而且當(dāng)電流互感器中的一次電流值小于額定電流的50%時，其存在誤差已經(jīng)不能夠保證其測量的準(zhǔn)確性。并且隨著實際變電站工程中使用的系統(tǒng)容量的逐漸增加，為防止電流互感器飽和，從而增加其電流互感器的額定電流至600A左右，導(dǎo)致電流互感器使用的系統(tǒng)中的10A左右的接地電容電流為電流互感器電流的0.6%，互感器的準(zhǔn)確性隨之得不到保證。

2.3 微機(jī)檢測裝置的測量誤差

實際變電站工程中使用的微機(jī)檢測裝置中的電流轉(zhuǎn)化器與零序電流互感器中電流測量精度相差較大。一般情況下，其電流轉(zhuǎn)化器的額定電流在5-10A左右，而在實際中流過零序電流轉(zhuǎn)化器的電流值在幾十毫安左右，由于其測量范圍的不匹配導(dǎo)致其檢測裝置的準(zhǔn)確性較差。

3　變電站工程使用中采用相應(yīng)措施

3.1 針對具體接地系統(tǒng)，選擇專用零序電流互感器

根據(jù)對小電流接地系統(tǒng)選線誤差原因分析得到影響選線準(zhǔn)確率的主要因素為零序電流互感器的選擇。所以，在實際的變電站工程中，應(yīng)針對具體的小電流接地系統(tǒng)選擇專用的零序電流互感器和特定的原方額定電流，保證系統(tǒng)在出現(xiàn)最大接地電容電流的時其仍在零序電流互感器所能承受的范圍內(nèi)。并且為了適應(yīng)在故障中出現(xiàn)的經(jīng)消弧線圈的小電流接地系統(tǒng)，其選擇的原方電流的測量范圍應(yīng)延至0.2A左右。

3.2 采用變比較小的電流互感器

為了方便故障檢測裝置中的電流變換采集器能夠準(zhǔn)確的采集電流值，建議小電流接地系統(tǒng)中使用的零序濾波器采用變比較小的電流互感器組合而成，增大電容電流的二次值。同時，變比較小的電流互感器能夠增加其測量精確性，減小了接地選線的誤差。此外，在實際變電站工程中，應(yīng)避免與計量系統(tǒng)采用同一個電流互感器，防止其測量值受到干擾。

3.3 采用與電流互感器檢測范圍配套的微機(jī)檢測裝置

以CSL-200E系列的零序最小檢測電流約為6mA，德國西門子的7SJ零序最小檢測電流為3mA左右。因此，微機(jī)檢測裝置中的電流轉(zhuǎn)化器的測量范圍應(yīng)根據(jù)變電站工程中采用的電流互感器的二次電流的范圍確定，一般為毫安級。

3.4 接線過程盡量減少誤差和電磁干擾

小電流接地系統(tǒng)施工過程匯總，二次電纜的安裝應(yīng)采用屏蔽電纜，屏蔽的兩端應(yīng)接地。此外，高壓電纜的外皮接地線應(yīng)穿過零序電流互感之后接地，并且電纜線金屬保護(hù)層與接地線應(yīng)與地面絕緣，以此來保證其零序電流互感器與母線之間沒有接地點。零序電流互感器的安裝過程中，應(yīng)保證其標(biāo)有P1的端口與母線較近。

4　結(jié)論

目前，在小電流接地系統(tǒng)中接地選線準(zhǔn)確性仍舊較低，但若在施工過程中注意施工細(xì)節(jié)，注意裝置間匹配度，減少測量環(huán)節(jié)的綜合誤差，將在很大程度上提升選線的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

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Improve the accuracy of fault line selection in small current grounding system

Li Yansong,Li Shanshan,Zhang Yaping
(State Grid Shandong electric power company,Wulian county power supply company,Shandong Rizhao,262300)

Abstract：The accuracy of fault line selection in small current grounding system directly affects the level of power supply in power system. The for small current system single-phase ground characteristics and classification of signal,line selection misjudgment reasons analysis,and puts forward the corresponding solutions, grounding accurate rate and provide a theoretical basis for improving the current system.

Keywords：small current grounding system;grounding line selection;accuracy