小電流接地故障準確性判別在煤礦供電系統(tǒng)的應用

盧燦燏

（焦煤集團供電處）

小電流接地故障準確性判別在煤礦供電系統(tǒng)的應用

盧燦燏

（焦煤集團供電處）

為了提高煤礦供電系統(tǒng)供電的可靠性，通過對小電流接地裝置不能正確選線原因的分析，提出提高故障選線準確性的實施方案，實踐應用表明該方案切實可靠。

供電；小電流；接地；選線；零序

0 引言

在焦煤集團自供電網(wǎng)系統(tǒng)中，35kV以下電壓等級的系統(tǒng)一般采用小電流接地方式，包含中性點不直接接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地及經(jīng)電阻接地這幾種方式，其優(yōu)點是當線路發(fā)生單相接地時，故障線路不需要立即停電，供電可靠性較高。電力系統(tǒng)安全運行規(guī)程中規(guī)定，線路在接地故障發(fā)生后，最多還可以運行2h，但是為了避免擴大事故范圍，必須盡快查找到接地故障點，消除接地故障，以免因為系統(tǒng)正常相對地電壓長時間升高而發(fā)展為多相接地短路，損害設備絕緣，且如果不能及時處理接地故障，將有可能形成兩相短路，系統(tǒng)則會因弧光放電造成過電壓，影響安全運行。

1 形成背景

從2002年至今焦煤公司變電站綜自系統(tǒng)改造已改造了37所變電站，新建7所變電站。對整個系統(tǒng)的運行及故障情況進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)單相接地故障發(fā)生的次數(shù)較多。當發(fā)生單相接地故障時，值班人員就采用分段輪流拉閘搜巡，若是單母線則只能逐條試拉，直到拉出接地線路后，再通知分管線路班組進行巡線，這樣不僅影響了用戶的供電質(zhì)量，也給值班人員帶來頻繁的操作，同時給一些不能停電的重要用戶（醫(yī)院、學校、政府機關(guān)、煤礦等）帶來重大經(jīng)濟損失，特別是煤礦供電，在采取試拉路時要提前半小時通知煤礦用戶做好人員撤離現(xiàn)場準備，有些煤礦工人嫌麻煩就暫時留在礦井等待送電，可是，如果在試拉開關(guān)時出現(xiàn)開關(guān)故障不能在短時間內(nèi)恢復送電，礦井內(nèi)空氣流通受阻，將會造成人員窒息死亡發(fā)生，不利于配電系統(tǒng)安全運行，給礦井的安全生產(chǎn)帶來很大隱患。因此，對發(fā)生單相接地故障的電力線路進行科學準確的在線選測與定位，改變傳統(tǒng)的輪流拉閘選擇的處理方法，把因接地而影響正常供電的范圍壓縮到最低限度，已成為亟待解決的問題。

2 小電流接地選線裝置的應用

近年來隨著綜合自動化設備在供電系統(tǒng)中的應用，為了迅速發(fā)現(xiàn)并消除接地故障，采用了微機小電流系統(tǒng)接地選線裝置，當發(fā)生單相接地故障后可以直接判斷出故障點所在的線路。例如位村變電站、羅莊變電站、小馬變電站、演馬變電站等，都改造了小電流接地系統(tǒng)。微機小電流系統(tǒng)接地選線裝置采用山西合創(chuàng)WXJ196型，裝置能夠?qū)崟r檢測出所有在線的PT開口三角電壓（即母線零序電壓），以及各段母線出線的零序電流，通過比較零序電壓的大小、零序電流的大小及各量之間的相位關(guān)系來判斷接地線路。當裝置檢測到某一段母線上產(chǎn)生的零序電壓大于裝置設置的故障啟動電壓時，隨即檢測此段母線上所有出線零序電流值的大小，從中選擇出最大的零序電流，并與其他零序電流作比較，檢測其相應的大小關(guān)系，再通過相位關(guān)系比較，判斷出發(fā)生接地故障的線路或母線。

小電流接地選線裝置運行半年后，位村變電站配電工反映小電流接地不報警的情況，隨后演馬礦、小馬變電站也發(fā)生類似情況?？梢姳Ｗo裝置投入運行在系統(tǒng)發(fā)生接地后，并不能及時正確地選出接地線路，安裝的微機小電流接地選線裝置如同虛設。針對這一情況工作人員分析查找誤動原因，最后發(fā)現(xiàn)主要原因是礦上電工零序互感器安裝錯誤，并精心改進，使小電流接地選線裝置能正確判斷故障線路。

3 實施方法

3.1 零序電流互感器安裝改進

由于該保護裝置是利用零序電流互感器（多為電纜出線）構(gòu)成的接地保護裝置，當電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，故障電流不僅可能經(jīng)大地流動，而且也經(jīng)電纜導電外皮和鎧裝流動。電纜終端頭在穿過零序電流互感器后，互感器和電纜頭的接地線之間的相對位置錯誤，有些接地線應該穿過互感器但沒有穿過，有些接地線不該穿過互感器反而穿過了，從而造成發(fā)生接地故障后小電流接地選線動作不正確。因此，當互感器位于接地線之下時，接地線必須順著電纜穿過互感器后在線路側(cè)接地，互感器位于接地線之上時，接地線則直接在線路側(cè)接地，不需要穿過互感器，避免形成短路環(huán)。同時還應注意固定電纜的卡子與電纜的鋼鎧帶之間必須絕緣，接地線也必須與固定電纜的卡子絕緣，如下圖所示。

圖 零序互感器安裝圖

由于電纜終端頭做得比較大，造成零序電流互感器磁路不閉合。電纜頭如過大則會造成互感器套不上去，有的電纜終端頭其三芯分開處較粗，超出互感器內(nèi)徑，使得互感器開口處閉合不嚴，從而造成互感器磁路不閉合，接地選線工作無法正常進行。因此，在選用互感器時應保證其內(nèi)徑大于電纜終端頭外徑。

3.2 零序互感器變比改進

在位村變電站對零序互感器變比進行檢測，互感器變比為100/1。零序互感器變比過大，極性錯誤也是導致小電流接地選線裝置誤判斷的一個原因，因此將零序互感器更換為50/1或30/1的零序互感器，使零序互感器變比大小、極性符合選線裝置要求。

經(jīng)過以上方案的實施改進，在演馬礦、小馬變電站、羅莊變電站進行調(diào)試試驗，都能準確快速地判斷出故障出線開關(guān)。如今所有變電站的小電流接地選線裝置均能可靠地動作，并能正確判斷故障線路，及時排除故障，恢復設備運行。

4 結(jié)束語

微機小電流接地故障的準確判別，使得查找處理單相接地故障更加安全、快捷，并能迅速確定系統(tǒng)接地點，消除單相接地故障對系統(tǒng)安全運行的影響，縮短了拉閘停電時間，降低了對電纜絕緣的破壞，有效預防了擴大事故的發(fā)生，降低了線路故障巡線的勞動強度，同時對非故障用戶停電次數(shù)大大減少，提高了煤礦供電的可靠性。

（2016-07-11）