簡析小電流接地選線技術(shù)

摘要：結(jié)合國內(nèi)小電流選線裝置的實際情況。闡述了單相接地后系統(tǒng)中零序電流的流向特征，小電流接地選線中存在地問題和今后的研究方向。

關(guān)鍵詞：小電流接地;選線;消弧線圈

35kV電網(wǎng)的中性點一般采用非直接接地方 式。在非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，由于3個線電壓仍然對稱，流過接地點的電流很小，因此也稱為小電流接地系統(tǒng)，故不必立即跳閘，規(guī)程規(guī)定仍可繼續(xù)運行1～2 h 但是中性點非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時非故障相對地電壓升高為線電壓，若接地點發(fā)生電弧不穩(wěn)定燃燒，還要產(chǎn)生約3.5倍的過電壓，可能使非故障相在系統(tǒng)中某處對地閃絡(luò)造成2點接地故障。因此要求在發(fā)生單相接地故障時繼電保護裝置能選出故障線，發(fā)出報警信號，由運行人員處理。國內(nèi)研究人員提出多種接地故障選線方法，選線裝置的動作準(zhǔn)確率不斷提高，但在自動跟蹤消弧線圈接地系統(tǒng)中，不正確動作情況還時常發(fā)生。

1、選線的分類和現(xiàn)狀

現(xiàn)有的選線原理可以分為：基于穩(wěn)態(tài)分量的 選線方法、基于暫態(tài)分量的選線方法和外施影響 法的三大類。其中，穩(wěn)態(tài)分量法又可以分為：比幅比相法、補償法、時序鑒別法、移相法、導(dǎo)納法和功 率法;暫態(tài)分量法可以分為首半波法、小波分析法、能量法和譜功率法;外施影響法包括改變網(wǎng)絡(luò) 參數(shù)法和注入信號法。

國內(nèi)主要的小電流接地選線技術(shù)：對中性點 不接地系統(tǒng)，采用基波零序電流方向判別法;對中 性點經(jīng)消弧線圈直接接地系統(tǒng)，采用5次諧波判別法;對中性點經(jīng)自動跟蹤消弧線圈及阻尼電阻接地系統(tǒng)，采用有功分量判別法。

2、小電流接地系統(tǒng)選線

2.1基本特征

在小接地電流系統(tǒng)中，若其中1條出線發(fā)生 單相接地故障，系統(tǒng)中會出現(xiàn)零序電壓，在這個零 序電壓的作用下，系統(tǒng)中會出現(xiàn)零序電流。非故障線中的零序電流是該線路的零序電容電流，方向為母線流向線路;對于故障線路而言，故障線路中的零序電流為非故障線路零序電流總和，方向為線路流向母線，在中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，故障線路中的零序電流為非故障線零序電流與消弧線圈中的電感電流之和，方向決定于消弧線圈補償?shù)姆绞健?/p>

2.2選線啟動方案

配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，零序電壓升高，故可 采用零序電壓幅值大于門檻值作為啟動條件。也可采用零序電壓突變量作為啟動元件。

在選線裝置中，可同時采用上述2種方案，開放選線裝置的正電源。當(dāng)前主流的小電流接地選線裝置，都是采用多種選線方法進行綜合，例如北京丹華昊博KA2003-DH系列小電流接地選線裝置，其綜合了被動穩(wěn)態(tài)選線，類似中電阻法的主動選線法以及暫態(tài)選線法，每種選線方法乘以加權(quán)系數(shù)，綜合各種選線方法的結(jié)果，提高選線的可靠性。

此類裝置的市場價格在3萬元以上，單個裝置的利潤率比較高，但是對廠家的理論分析和研究能力有比較高的要求，最好具備動模實驗平臺對各種接地故障進行仿真，得到真實的實驗數(shù)據(jù)，才能開發(fā)出可靠的選線裝置。

如果裝置支持暫態(tài)選線方法，暫態(tài)分析選擇的最高頻率時2kHz，那么采樣頻率至少應(yīng)該選擇12.8kHz甚至更高才能濾除高次諧波的干擾，2倍的頻率只能保證識別出2kHz的信號，不能保證濾除高次諧波，只有模擬濾波器加數(shù)字濾波器才能取得比較好的效果

2.3故障相的確定

在其它兩相電壓超過設(shè)定的高門檻值的同 時，自身電壓低于設(shè)定的低門檻值的相即為故障 相。由于單相接地時，接地相電壓為零，而其它兩 相的對地電壓抬升至1.732倍，故容易確定用于接地選相的2個電壓門檻值。

3、選線中存在的問題

小電流接地選線技術(shù)是保護中的難點，迄今 為止，接地選線的課題并未解決。目前，小電流接 地的準(zhǔn)確動作率比較低，尤其是對中性點經(jīng)消弧 線圈接地系統(tǒng)，其準(zhǔn)確動作率一般不超過75%。

對中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，一般采用5次諧波判別法來選出故障線路。實際系統(tǒng)中，5次諧波含量小，一般不超過基波零序電流的5%， 且具有隨機性，而電壓、電流互感器是按基波設(shè)計的，對5次諧波存在較大的附加相位移，造成5次諧波功率方向繼電器自動判接地不準(zhǔn);另外，低壓配電網(wǎng)絡(luò)中三相的5次諧波分量往往不平衡，這樣在線路發(fā)生單相接地故障時，出現(xiàn)的5次諧波的零序分量無法被用來選擇故障線。系統(tǒng)中工業(yè)負(fù)荷（特別是電氣化鐵道負(fù)荷）使系統(tǒng)電壓波形畸變，產(chǎn)生的電流畸變的程度一般是不一致的。這種情況下出現(xiàn)的5次諧波所分解出的零序分量被用來構(gòu)成接地選線保護是不能正確動作的。對中性點經(jīng)自動跟蹤消弧線圈及阻尼電阻接地系統(tǒng)，一般采用有功分量判別法。有功分量判別法選線準(zhǔn)確率高，但其必須與帶阻尼電阻的自動跟蹤消弧線圈裝置配套使用。另外，近年來國內(nèi)研制出結(jié)合電力系統(tǒng)一次設(shè)備動作的選線裝置，用于消弧線圈并聯(lián)中值電阻接地系統(tǒng)，在現(xiàn)場取得較好的效果，其缺點是在選線過程中需要對一次系統(tǒng)進行操作。

隨著配電網(wǎng)中電纜線路的增加，系統(tǒng)的電容 電流急劇增加，許多地區(qū)已超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)， 使得系統(tǒng)中性點必須采用經(jīng)消弧線圈接地方式。 消弧線圈的作用是盡量減少故障接地電流，減緩 電弧熄滅瞬間故障點恢復(fù)電壓的上升速度。對瞬 時性單相接地故障，消弧線圈接地方式能自動熄 弧，提高供電可靠性。

我國電網(wǎng)中以前普遍采用手動調(diào)匝消弧線 圈，其缺點是在需要調(diào)節(jié)接頭時必須讓消弧線圈 退出運行，即不能在線調(diào)節(jié)消弧線圈，影響到自動 消除瞬時性故障的效果。為了能快速恢復(fù)瞬時性 單相接地故障，國內(nèi)逐步研究出自動跟蹤消弧線 圈，且消弧線圈的智能化和動作速度得到不斷提 高。在發(fā)生非瞬時性單相接地故障后，智能化消弧線圈的智能化和動作速度得到不斷提高。在發(fā)生非瞬時性單相接地故障后，智能化消弧線圈能極快地（<5ms）輸出補償電流來抑制住弧光，因此能快速恢復(fù)瞬時性單相接地故障。由于其快速補償而不能采用基波零序電流方向判別法和5次諧波判別法;同時，該接地系統(tǒng)沒有經(jīng)阻尼電阻接地，也不能采用有功份量判別法。因此，對這種接地方式的故障選線技術(shù)是保護中的難點，也是今后研究和發(fā)展的方向。

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作者簡介：張強，男，1981年3月生，四川內(nèi)江人，漢族，大學(xué)本科，講師，研究方向：電氣自動化。