小電流接地系統(tǒng)故障分析和選線方法

陳良耳

摘要：我國電力網(wǎng)絡(luò)接地方式分為中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)高阻接地等。發(fā)生單相接地的系統(tǒng)一般可以繼續(xù)運行2小時，但單相接地故障對設(shè)備的絕緣要求較高，同時單相接地故障發(fā)生率高且具有一定的風(fēng)險性，因此對小電流接地系統(tǒng)故障的分析和選線的研究至關(guān)重要。本文分析了小電流接地系統(tǒng)故障的現(xiàn)象和危害性，根據(jù)現(xiàn)有的研究闡述了相應(yīng)的防治措施和選線方法。

關(guān)鍵詞：小電流;接地系統(tǒng);故障;選線方法

一、電網(wǎng)環(huán)境與研究現(xiàn)狀

分析現(xiàn)有電網(wǎng)運行資料發(fā)現(xiàn)，配電網(wǎng)事故在電網(wǎng)總事故中占據(jù)90%，所以提高電網(wǎng)供電可靠性的意義重大。在接地故障中，常見有單相接地故障，發(fā)生此故障時，由于三相之間線電壓仍舊對稱，不會影響供電的負荷設(shè)備，因此允許系統(tǒng)仍可繼續(xù)運行2小時，通常不會發(fā)生保護跳閘情況，有效提高供電可靠性。但是一相接地后，其它兩相會升高對地電壓，從而威脅設(shè)備絕緣，若無法及時處理，則會發(fā)展成弧光放電、兩相短路、絕緣破壞等情況。所以，需要應(yīng)用故障定位技術(shù)，以準確定位故障，保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

二、單相接地故障現(xiàn)象及危害性分析

從我國當(dāng)前的電網(wǎng)實際運行情況來說，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障的情況占比較大。當(dāng)單相接地故障發(fā)生后，首先接地相的電壓會迅速下降甚至下降至0。同時依據(jù)電壓平衡定律，當(dāng)接地相的電壓迅速下降至0時，電網(wǎng)中相對應(yīng)的非故障相電壓會迅速提升至正常值的1.732倍，還可能使電壓互感器鐵心嚴重飽和，導(dǎo)致電壓互感器嚴重過負荷而燒毀，同時還會引起全系統(tǒng)過電壓。如果電網(wǎng)在這種狀態(tài)下運行時間過長，電力系統(tǒng)中的對地連接薄弱處則極易被擊穿，會引發(fā)短路，從而使電網(wǎng)內(nèi)的各種供電設(shè)備受到損壞，此外還會產(chǎn)生弧光效應(yīng)，甚至引發(fā)火災(zāi)等嚴重后果。

三、小電流接地系統(tǒng)故障的防治措施

（一）中性點不穩(wěn)定過電壓的防治措施

在小電流接地系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，如果出現(xiàn)中性點過電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對整個系統(tǒng)的影響是巨大的，甚至?xí)斐蓢乐氐慕?jīng)濟損失。在這種情況下，首先可以改善電壓互感器的伏安特性，加強整個系統(tǒng)在中性點處的穩(wěn)定性。其次，可以減少并行操作的次數(shù)，盡量將該數(shù)目減至最小，從而降低中性點出現(xiàn)不穩(wěn)定過電壓現(xiàn)象的概率。最后，系統(tǒng)還可以應(yīng)用無間隙避雷器使系統(tǒng)保持中性點的穩(wěn)定。

（二）兩相接地短路過電壓的預(yù)防措施

在小電流接地系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，設(shè)計安裝人員應(yīng)避免只在電廠一條線路上安裝消弧線圈，通過安裝消弧線圈以降低兩相接地短路過電壓現(xiàn)象的概率。另外，為了防止雷電過電壓，應(yīng)在線路上安裝避雷器。

（三）線路接觸過電壓的防護措施

線路接觸過電壓現(xiàn)象的發(fā)生在實際電網(wǎng)運行過程中不會對實際電網(wǎng)產(chǎn)生很大影響，一般來說這種故障不會引起停電，可以通過增加不同線路之間的距離，使系統(tǒng)各部分在電網(wǎng)中穩(wěn)定工作。

四、小電流接地系統(tǒng)接地選線方法

（一）基于信息技術(shù)融合的綜合選線方法

不同選線原理有其應(yīng)用優(yōu)勢和劣勢，針對不同的故障問題應(yīng)當(dāng)應(yīng)用合適的選線方法，并在信息技術(shù)支持下實現(xiàn)選線方法的綜合應(yīng)用，更能在復(fù)雜故障類型中有效完成故障線路的檢測。首先要對區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)運行狀況進行全面調(diào)研，在選線裝置具體型號、規(guī)格、精確度等明確后，通過信息數(shù)據(jù)分析對區(qū)域內(nèi)多發(fā)單相接地故障類型進行細化總結(jié)，為選線原理提供必要的指導(dǎo)依據(jù)，使各模塊之間按照既定流程及時準確完成檢測與處理對接。然后要改變單純工頻穩(wěn)態(tài)分量分析的選線原理應(yīng)用形式，增添零序暫態(tài)分量分析，如小波分析法的應(yīng)用，可對故障線路與非故障線路差別進行更細致檢測，提高保護裕度，不過要注意選線裝置靈敏度和采樣的速度要求。

（二）基波群體比幅比相法

該選線方式同樣是將小電流中性點的零序電流的幅度變化作為參考，將所有線路的零序電流都進行比較，選擇其中出現(xiàn)數(shù)值幅度變化較大的線路作為故障線路候選，確定這些候選的故障線路的運行方向。若是所有的故障線路的運行方向相同，則判定為母線故障。若出現(xiàn)一條線路方向相反，則其為故障線路。但是該選線技術(shù)還是存在不足，若是系統(tǒng)中線路本身較短，則產(chǎn)生的零序電流明顯會小于其它正常線路，此時相位誤差較大，但是并不代表該短線路出現(xiàn)故障。

（三）有功分量法

有功分量法是根據(jù)線路、消弧線圈都存在對地電導(dǎo)，線路中對地電導(dǎo)及消弧線圈存在電阻損耗，在故障電流中含有有功分量。非故障線路和消弧線圈的有功電流方向一致并且經(jīng)過故障點返回，故障線路中有功分量比非故障線路要大且方向相反，依據(jù)這一特性找出故障線路。故障電流中有功分量非常小，致使靈敏度低。為了使靈敏度提高，有的裝置采用瞬時在消弧線圈上并聯(lián)接地電阻的方法加大故障電流中有功分量。

（四）小波分析法

小波分析理論可以在一定的頻帶內(nèi)將暫態(tài)信號分解，尤其是對奇異信號和變化不明顯的信號應(yīng)用較好，信號突變部分和信號的奇異點處包含有能清晰反映原始信號中重要信息的成分。而在小電流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，暫態(tài)信號的奇異處隱藏有較多有價值的故障信息，能清晰地反映故障的暫態(tài)特征，所以可以利用小波分析法來分析和提取故障信息。故障發(fā)生時電流會突然改變，小波分析法就是利用這一特點來進行選線，首先利用小波奇異性檢測的方法對各條線路的暫態(tài)零序電流使用小波變換，然后對各條線路的零序電流經(jīng)過小波變換后的模極大值的峰值和相位進行分析和對比，模極大值最大且相位與其它線路相反的線路即為故障線路。對信號進行小波變換時，也涉及到一些細節(jié)的選擇，如小波基函數(shù)的選取對小波變換的結(jié)果非常關(guān)鍵，對故障信號進行小波分解后，選擇小波變換細節(jié)部分中絕對值幅值最大的點所在的尺度作為分解尺度。

五、結(jié)論

綜上所述，本文分析了小電流接地系統(tǒng)單相接地故障及選線工作的相關(guān)研究，從文中內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，小電流接地系統(tǒng)選線方法在實際應(yīng)用過程中存在的問題較多，因此，要求提高運維人員的專業(yè)技術(shù)，加強專業(yè)知識的培訓(xùn)，運維人員能夠具有職業(yè)敏感度，選用最佳的選線技術(shù)進行故障線路排查。在后續(xù)的發(fā)展過程中，相關(guān)的研究人員需要對技術(shù)不斷進行優(yōu)化和完善，使其中存在的問題得到解決。

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