消弧線圈接地系統(tǒng)小電流接地選線

熊濤

摘要：在電力系統(tǒng)中，把中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈、電阻接地的系統(tǒng)叫小電流接地系統(tǒng)，在小電流接地系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障是單相接地。單相接地時(shí)接地電流較小，按電力系統(tǒng)安全運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定，發(fā)生單相接地故障后可繼續(xù)運(yùn)行1至2小時(shí)，但此時(shí)系統(tǒng)非故障相對(duì)地電壓升高為線電壓，若不及時(shí)處理，極易發(fā)展成兩相短路使故障擴(kuò)大。通過(guò)對(duì)消弧線圈接地系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行分析，提出不能用傳統(tǒng)的零序電流、零序功率方向選線原理來(lái)判別故障線路，也研究下消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地的幾種選線方法，并從運(yùn)行維護(hù)的角度提出了需注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：消弧線圈；接地系統(tǒng)；選線 ；問(wèn)題

一、小電流接地選線原理

我國(guó)通過(guò)我們自己的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)理論知識(shí)，電力工程師們陸續(xù)研制出的一些小電流接地選線的原理，我們可以簡(jiǎn)單的劃分成以下幾種方法

（1）最大值分析法：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障線路零序電流為其他非故障線路零序電流之和，原則上采樣值最大的就是故障線路，但是這種方法由于CT的不平衡，或者信號(hào)小，誤差比較大，一般作為初選。

（2）功率方向法：采用判斷每條線路的零序電流之間的方向或者電流與電壓之間的超前與滯后關(guān)系來(lái)確定故障線路。

（3）有功分量法：在單相接地的電流中有功電流，經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，這種分量不會(huì)被補(bǔ)償?shù)?。裝置通過(guò)特殊的硬件采樣，使該信號(hào)充分放大，依據(jù)方向和幅值，準(zhǔn)確判斷出故障線路

（4）諧波分析法：?jiǎn)蜗嘟拥氐碾娏髦谐撕袝簯B(tài)分量、基波分量還含有高次諧波分量，其中高次諧波電流中主要為5次諧波分量，采集每條線路的零序電流，通過(guò)數(shù)字濾波計(jì)算出5次諧波的分量。依據(jù)故障出線分量最大的原則進(jìn)行選線。這幾種原理的產(chǎn)品都是依靠定值或功率方向來(lái)選線的。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化、線路長(zhǎng)短相差較大及系統(tǒng)中有消弧線圈時(shí)，經(jīng)常發(fā)生誤判；原理上采用零序電壓?jiǎn)?dòng)，諧波電流方向選擇故障線路，充分考慮了PT斷線過(guò)渡電阻變化而引起的零序電流變化等影響。

二、消弧線圈接地系統(tǒng)的特點(diǎn)和目的

特點(diǎn)是響應(yīng)速度快、精度高、解決死機(jī)等優(yōu)點(diǎn)，是廣大中壓配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選的接地方式。采用輸入信號(hào)采用多路徑輸入，增加實(shí)時(shí)采樣的取點(diǎn)密度，從而提高采樣輸入信號(hào)的精度、可靠性?？刂破鞑捎?0C196或PLC或工程機(jī)為控制核心，運(yùn)算速度快、集成度高、抗干擾能力強(qiáng)，多路采集輸入信號(hào)和輸出指令全面隔離，出口雙地址控制。杜絕干擾而引起的測(cè)量誤差、誤動(dòng)作。軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)受干擾自動(dòng)重入，重要數(shù)據(jù)采用冗余校驗(yàn)及BCH碼校驗(yàn)，干擾引起的數(shù)據(jù)混亂可。

消弧線圈補(bǔ)償電網(wǎng)中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈的目的是自動(dòng)消除電網(wǎng)的瞬間單相接地故障；當(dāng)發(fā)生永久性（金屬）單相接地故障時(shí)，有兩種選擇：經(jīng)選線裝置或微機(jī)接地保護(hù)檢出故障線路后，作用于跳閘；也可使電網(wǎng)在一定時(shí)間內(nèi)帶故障運(yùn)行，待調(diào)度部門(mén)轉(zhuǎn)移負(fù)荷后延時(shí)跳開(kāi)故障線路，使電網(wǎng)具有很高的運(yùn)行可靠性。用施加直流勵(lì)磁電流，改變鐵芯的磁阻，從而達(dá)到改變消弧線圈電抗值的目的，它可以帶高壓以電的速度按一定的設(shè)計(jì)曲線調(diào)節(jié)電感值，故沒(méi)有抽頭，實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)、連續(xù)、靜態(tài)的調(diào)節(jié)。利用施加直流勵(lì)磁電流，改變鐵芯的磁阻，從而達(dá)到改變消弧線圈電抗值的目的，它可以帶高壓以電的速度調(diào)節(jié)電感值。在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，不施加勵(lì)磁電流，將消弧線圈調(diào)整到遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)的狀態(tài)，避免串聯(lián)諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生，而無(wú)須阻尼電阻，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)電容電流的大小，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，瞬間調(diào)節(jié)消弧線圈，實(shí)施最佳補(bǔ)償。如果補(bǔ)償以后的接地電流大于本身線路電容電流，且方向由線路流向母線，故障線路零序電流將減少。如果補(bǔ)償以后的接地電流小于本身線路電容電流，故障線路零序電流不但大小變化，且方向也變?yōu)橛赡妇€流向線路。

當(dāng)過(guò)補(bǔ)償時(shí)即，這種補(bǔ)償方式?jīng)]有發(fā)生過(guò)電壓的危險(xiǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用，采用過(guò)補(bǔ)償后，通過(guò)故障線路保護(hù)安裝處的電流為補(bǔ)償以后的感性電流，它與零序電壓的相位關(guān)系和非故障線路電容電流與零序電壓的相位關(guān)系相同，數(shù)值也和非故障線路的容性電流相差無(wú)幾，因此不接地系統(tǒng)中常用的零序電流選線原理和零序功率方向選線原理已不能采用。

三、接地選線裝置現(xiàn)場(chǎng)存在問(wèn)題

（1） 零序電流互感器穿過(guò)電力電纜和接地線時(shí)的接法問(wèn)題。不論零序電流互感器與電纜頭接地線的相對(duì)位置如何，零序電流互感器與接地線的關(guān)系應(yīng)掌握一個(gè)原則：電纜兩端端部接地線與電纜金屬護(hù)層、大地形成的閉合回路不得與零序電流互感器匝鏈。即當(dāng)電纜接地點(diǎn)在零序電流互感器以下時(shí)，接地線應(yīng)直接接地；接地點(diǎn)在零序電流互感器以上時(shí)，接地線應(yīng)穿過(guò)零序電流互感器接地。同時(shí)，由電纜頭至零序電流互感器的一段電纜金屬護(hù)層和接地線應(yīng)對(duì)地絕緣，對(duì)地絕緣電阻值應(yīng)不低于50kΩ。

（2） 接入選線裝置的線路數(shù)量問(wèn)題，通常情況線路路數(shù)至少不少于3路才能保證正確判斷，一般變電所都能滿足此要求。當(dāng)出線路數(shù)少，母線有防止電壓互感器鐵磁諧振或防止過(guò)電壓的接地電容時(shí)，接地選線判斷比較準(zhǔn)確。另外，凡是接在母線上的各饋電線路包括補(bǔ)償無(wú)功功率的電容器等的電纜都必須經(jīng)過(guò)零序電流互感器接入選線裝置，否則未接入選線裝置的線路接地時(shí)采用幅值比較法的裝置可能誤判斷，采用方向比較法的則可能判為母線接地。

（3） 零序電流互感器型號(hào)統(tǒng)一問(wèn)題。幅值比較的前提是變電所各出線的零序電流互感器的特性必須一致，否則可能因特性不一致而造成誤判斷，這一點(diǎn)，尤其在變電所擴(kuò)容新增加配電線路時(shí)一定要注意。新增線路的零序電流互感器必須與原有其它線路的零序電流互感器型號(hào)、生產(chǎn)廠家保持一致。對(duì)于開(kāi)合式零序電流互感器，開(kāi)合接觸面應(yīng)無(wú)灰塵，確保面接觸。對(duì)有架空出線的線路，雖然可以用三只測(cè)量用電流互感器濾出零序電流，但由于與電纜出線零序電流互感器特性不一致，架空出線也應(yīng)改為一段電纜出線，以便于用同型號(hào)零序互感器。

（4） 零序電流互感器的極性問(wèn)題。各配電線路的零序電流互感器的極性必須一致。出線為雙電纜時(shí)。為保證線路零序電流的準(zhǔn)確測(cè)量，每條出線電纜應(yīng)盡可能采用一根電纜，對(duì)負(fù)荷較大的線路可采用大截面同心電纜，不得不采用雙電纜并列時(shí)，應(yīng)盡可能選用內(nèi)徑較大的零序電流互感器，將兩根電纜同時(shí)穿入零序互感器。

（5）安裝完后系統(tǒng)調(diào)試問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中存在的問(wèn)題，具體調(diào)試的方法如下：解開(kāi)TV開(kāi)口三角的零序電壓引入線，用調(diào)壓器模擬零序電壓，加入裝置，此時(shí)加入的電壓應(yīng)與裝置顯示的電壓一致，同時(shí)用升流器在TA一次側(cè)模擬系統(tǒng)單相接地電流，穿過(guò)TA一次時(shí)，一條線路反穿，其余線路正穿，所加入電流應(yīng)大于20mA，此時(shí)裝置能正確選線，說(shuō)明該裝置回路可以投運(yùn)。

四、總結(jié)

現(xiàn)有的接地選線方法，在中性點(diǎn)改為經(jīng)消弧線圈接地后，有的已不能使用，有的雖然能用但有較大的局限性，選線效果不理想。根據(jù)潮州供電分公司的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，要提高小電流接地選線裝置選線的正確率，除了裝置采用好的原理外，電力部門(mén)自身的安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)都至關(guān)重要。只有各環(huán)節(jié)的工作均做好了，接地選線裝置選線的正確率才能達(dá)到較高的水平。

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