論小電流接地系統(tǒng)故障定位技術(shù)

張宇飛

(濟(jì)南大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250022)

0 引言

在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)作用重大，是輸電系統(tǒng)與用戶之間的橋梁。而我國(guó)電力網(wǎng)中，中低壓配電網(wǎng)通常是經(jīng)消弧線圈接地與中性點(diǎn)不接地方式，部分采取經(jīng)高電阻接地，均為小電流接地系統(tǒng)。而小電流接地系統(tǒng)由于線路繁多，故障較為復(fù)雜，難以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障特征，易被工作人員忽略，進(jìn)而造成更加嚴(yán)重后果。因此，應(yīng)當(dāng)正確應(yīng)用故障定位技術(shù)。

1 電網(wǎng)環(huán)境與接地故障

根據(jù)現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)行資料整理分析后，配電網(wǎng)事故在電網(wǎng)總事故中占據(jù)90%，所以，提高配電網(wǎng)供電可靠性意義重大。而在接地故障中，常見單項(xiàng)接地故障，其屬于臨時(shí)性故障，發(fā)生此故障時(shí)，由于電流較小，三相之間線電壓仍舊對(duì)稱，不會(huì)影響負(fù)荷供電的設(shè)備。因此允許系統(tǒng)設(shè)備短時(shí)間運(yùn)行。通常情況下，可運(yùn)行1～2h，不會(huì)產(chǎn)生跳閘情況，有效將供電可靠性提高。但是一相接地后，其他兩相將會(huì)升高對(duì)地電壓，是相電壓數(shù)倍，會(huì)威脅設(shè)備絕緣，若無法及時(shí)處理，則會(huì)發(fā)展成弧光放電、兩相短路、絕緣破壞等情況，造成去系統(tǒng)過壓。所以，需要應(yīng)用故障定位技術(shù)，以準(zhǔn)確定位故障，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

2 小電流接地系統(tǒng)故障定位技術(shù)

2.1 信號(hào)注入法

信號(hào)注入定位的方法又可稱其為“S”注入法，此種方法在產(chǎn)生接地故障后，憑借信號(hào)注入裝置，可利用母線PT專遞特定頻率電流信號(hào)至系統(tǒng)內(nèi)部。注入信號(hào)后，信號(hào)在故障線蔓延向大地注入[1]?？墒褂猛獠啃盘?hào)探測(cè)器，若是檢測(cè)到故障信號(hào)，則可知此線路故障，沿著故障線路利用線路探測(cè)器查看后，信號(hào)密集分布，則可確定故障點(diǎn)，完成故障定位。基波頻率在操作過程中，在工頻n次諧波和n+1次諧波之間，通常使用220Hz頻率，將測(cè)量中故障信號(hào)干擾減少，提高故障定位的準(zhǔn)確性與速度。此種方法應(yīng)用十分廣泛，效率高，但是若接地電阻較大，則會(huì)信號(hào)分流，定位產(chǎn)生誤差，且信號(hào)注入法使用設(shè)備將故障定位成本與工作量增加，無法對(duì)間歇性與瞬時(shí)性故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

2.2 零序電流突變法

零序電流突變主要是將消弧線圈參數(shù)改變，出現(xiàn)零序電流突變量，以進(jìn)行故障定位。此種方法具體操作中，接地故障后消弧線圈電阻值會(huì)產(chǎn)生變化，補(bǔ)償電流也隨之產(chǎn)生變化，因此會(huì)導(dǎo)致電抗值主動(dòng)改變。此時(shí)，補(bǔ)償電流突變后，沿著故障線路零序電流經(jīng)過故障點(diǎn)向大地流入，利用外部檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)突變電流，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可根據(jù)集中分布位置推斷故障點(diǎn)部位。此種方法信號(hào)強(qiáng)度較大，適合應(yīng)用在設(shè)備運(yùn)行較為復(fù)雜的環(huán)境之中。但是檢測(cè)間歇性與弧光接地缺少效果，且需要依靠自動(dòng)調(diào)諧弧線圈相互配合。工作人員若是將消弧線圈參數(shù)改變，則會(huì)對(duì)故障線路的電弧平衡造成影響，進(jìn)而危害系統(tǒng)安全，導(dǎo)致二次傷害。因此，在運(yùn)行中需對(duì)此進(jìn)行精準(zhǔn)控制，以避免產(chǎn)生不利情況。

2.3 中電阻法

中電阻定位主要是人為在地和系統(tǒng)中性點(diǎn)之間設(shè)置中值電阻，發(fā)生接地故障后，通過電路分流可產(chǎn)生附加工頻故障電流，流經(jīng)接地弧故障點(diǎn)向大地流入。借助故障檢測(cè)設(shè)備可有效檢測(cè)出電流，但故障點(diǎn)下游卻無法準(zhǔn)確定位故障，有助于故障點(diǎn)檢測(cè)定位。此種方法由于設(shè)計(jì)中值電阻不便，提高成本，增加的接地電流也導(dǎo)致人為造成信號(hào)干擾，無法對(duì)間歇性與瞬時(shí)性電流故障檢測(cè)出來，但由于其靈敏度較高，應(yīng)用也十分廣泛。

2.4 幅值分布相似性故障定位法

此定位方法主要是利用零序電流信號(hào)幅值信息，在發(fā)生故障后1個(gè)工頻周期中，即20ms內(nèi)暫態(tài)零序電流劃分為4個(gè)時(shí)間段，并計(jì)算此時(shí)間段中有效值，作為電流幅值，生成檢測(cè)點(diǎn)幅值序列，與相對(duì)熵原理相結(jié)合，幅值分布序列之間差異越小，則差異系數(shù)越小，相反，則差異系數(shù)增大[2]。幅值分布序列相同，則差異系數(shù)是零。根據(jù)小電流接地系統(tǒng)故障暫態(tài)零序電流分布特點(diǎn)，上下游故障點(diǎn)幅值檢測(cè)差異分布系數(shù)小，兩側(cè)幅值差異系數(shù)較大。以此為依據(jù)，選擇幅值差異系數(shù)較小支路為故障支路，對(duì)支路上幅值分布差異系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，選出最大幅值系數(shù)差異是故障段。此種方法不會(huì)受到故障位置、接地過度電阻、故障初相角等影響，具有較高成功率，算法也十分簡(jiǎn)單，只需要電流信號(hào)即可定位故障，降低了成本。

3 結(jié)語

總之，我國(guó)在多雨天氣、潮濕環(huán)境下，易出現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)故障，而此故障一旦出現(xiàn)，則會(huì)造成系統(tǒng)過電壓、絕緣擊穿等問題。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)故障實(shí)際情況，選擇正確故障定位技術(shù)，以便及時(shí)處理故障，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全。