淺談采用小電流接地選線裝置的必要性

宋星彤

中核四0四有限公司 甘肅嘉峪關(guān) 735100

1 小電流接地系統(tǒng)的簡述

在我國目前運(yùn)行的10kV配電網(wǎng)中，一般采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈和高阻抗接地的方式，統(tǒng)稱小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)仍能帶故障運(yùn)行而不中斷用戶供電[1-2]。根據(jù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行規(guī)程，故障點(diǎn)未排除前，接地故障可持續(xù)1-2小時，提高了供電可靠性。但小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非故障相的相電壓會上升到線電壓，威脅設(shè)備的絕緣。如果長時間不處理單相接地故障，將導(dǎo)致變電站母線的PT熔斷器熔斷，甚至線路絕緣薄弱環(huán)節(jié)絕緣擊穿，進(jìn)而發(fā)展為相間故障，擴(kuò)大事故范圍，由于接地點(diǎn)的電弧放電，系統(tǒng)會發(fā)生電弧接地過電壓。

2 小電流接地系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

根據(jù)經(jīng)驗，雖然大多數(shù)變電站都安裝了小電流接地選線裝置，但裝置故障率較高，有的只是報母線接地，有的雖有接地選線，但試?yán)筮x線不正確，因此，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，調(diào)度員在接地線路確認(rèn)前仍需采用拉路法來確定故障線路，而通過試?yán)煌€路來判斷接地線路往往需要很長時間。接地線路確認(rèn)后，通知線路主管部門巡線，不僅影響用戶供電質(zhì)量，而且需要調(diào)度員進(jìn)行頻繁操作，同時給一些不能停電的重要用戶帶來重大經(jīng)濟(jì)損失，特別是對于能耗較高的變電站，如果不能快速查找故障線路，采用拉路法查找，因各出線的用電負(fù)荷較大，發(fā)生單相接地時接地電容電流較大，不僅會使一些非故障用戶造成不必要的停電，還會造成電極斷裂、電石凝固、環(huán)保設(shè)備停運(yùn)、大氣污染和電機(jī)燒毀[3]。

通過對小電流接地選線裝置選線結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出選線裝置選線不準(zhǔn)確的原因主要有以下幾個方面：

（1）部分接地選線裝置管轄職責(zé)不清晰，長期無人維護(hù)，選線設(shè)備處于通信異常狀態(tài)，發(fā)生接地故障時無法正常工作。

（2）不同接地選線采用不同廠家產(chǎn)品，工藝與選線原理大相徑庭，有些廠家的產(chǎn)品存在家族性缺陷，選線效果不理想。

（3）架空線與電纜線配置比率不同。往往電纜線發(fā)生接地故障時選線準(zhǔn)確率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于架空線路。

（4）線路跨距差異大。接地選線可靠性受線路長度影響，接地故障點(diǎn)越近，判據(jù)越明顯，選線結(jié)果就越準(zhǔn)確。

3 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的危害及常規(guī)檢測方法

在小電流接地系統(tǒng)中一旦發(fā)生單相接地故障，其產(chǎn)生的過電壓極可能高于正常電壓幾倍，如果處理不及時的話，就會擊穿配電網(wǎng)變電設(shè)備絕緣，從而造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失，還可能導(dǎo)致電氣火災(zāi)的發(fā)生。如果單相接地故障嚴(yán)重，會破壞區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對電網(wǎng)用電企業(yè)的供電安全造成影響。對于單相接地故障的檢測，傳統(tǒng)的方法是采用二次繞組接成開口三角形的三相電壓互感器進(jìn)行檢測。為了尋找故障線路，值班員通常采取輪流拉閘的辦法來確定具體的故障線路。這樣會造成長時間停電，不利于配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。給居民用戶和地區(qū)一級重要負(fù)荷造成一定的影響，降低了用戶的供電可靠性。因此，值班人員應(yīng)迅速尋找接地點(diǎn)，并及時隔離。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微機(jī)型的小電流接地選線裝置，這種裝置可以在不對各線路逐步拉閘停電的情況下找到故障線路，因此，與傳統(tǒng)檢測方案相比有很大的優(yōu)越性。當(dāng)前，小電流接地選線裝置常用的選線方法有功率方向法、諧波分析法、信號注入法、首半波分析法、小波分析法等多種方法。經(jīng)驗表明，單靠一種方法不可能排除誤選和漏選，這也是目前許多接地選線裝置正確率不高的主要原因，特別是由于PT斷線、系統(tǒng)鐵磁揩振等的影響，常常導(dǎo)致裝置誤啟動，單相接地過渡電阻變化而引起的零序電流變化也會使選線的準(zhǔn)確率降低。

4 微機(jī)型小電流接地選線裝置工作原理

當(dāng)供電系統(tǒng)某處有單相接地故障發(fā)生時，其小電流接地系統(tǒng)中電流互感器就會通過零序電流。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，裝置計算分析接地母線的零序電壓和該母線上每條出線零序電流之間的相位關(guān)系，以及接地母線上所有出線零序電流之間的大小和相位關(guān)系，利用相對原理、雙重判據(jù)、多次比較法選出接地線路，顯示、打印和記憶有關(guān)信息，同時給出告警、出口信號。由于采用的原理以及硬件和軟件技術(shù)先進(jìn)，選線準(zhǔn)確、可靠。

5 提高小電流接地選線裝置的選線正確率措施

通過對小電流接地系統(tǒng)中選線裝置選線結(jié)果進(jìn)行分析，可以采取以下措施提高裝置選線正確率。

（1）開展選線精益化管理，對選線裝置隱患定期篩查，主要檢查內(nèi)容包括：接地變是否投入運(yùn)行；消弧線圈是否配置有接地選線裝置；消弧線圈裝置內(nèi)各空開是否處于合位；消弧線圈成套裝置元件是否存在缺陷；零序CT二次接線引至消弧線圈控制屏是否對應(yīng)；零序CT安裝上存在的問題。

（2）定期調(diào)整接地消弧線圈的容量。部分城市纜化率不斷提高，接地電容電流越來越大，消弧線圈處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，單相接地電弧無法快速熄滅，造成多點(diǎn)鏈?zhǔn)焦收项l繁發(fā)生。運(yùn)維人員應(yīng)定期開展變電站接地電容電流檢測，對欠補(bǔ)償或補(bǔ)償容量達(dá)極限的消弧線圈應(yīng)及時整改，提高消弧線圈的補(bǔ)償能力。

（3）加強(qiáng)選線裝置日常巡視和維護(hù)工作，運(yùn)維人員應(yīng)周期性巡查選線裝置的運(yùn)行工況，檢查運(yùn)行燈指示、數(shù)據(jù)采集等，實現(xiàn)與繼電保護(hù)裝置同質(zhì)化巡視維護(hù)。

（4）重視選線裝置消缺，將選線裝置的錯誤選線結(jié)果納入缺陷處置流程。并進(jìn)行閉環(huán)管理，及時消缺處理。

（5）按選線裝置的原理與型號分類進(jìn)行可靠性統(tǒng)計，甄選出正確率較高的產(chǎn)品，為選線裝置的選擇、改造提供依據(jù)。

（6）綜合利用變電站FA告警、母線、全站及突降類等告警信號，通過基于新型故障指示器接地電流基準(zhǔn)值突變量、線路“三遙”開關(guān)零序電流及成套開關(guān)接地裝置信號等故障選段方法進(jìn)行綜合研判，提高選線正確性。