提高小電流接地選線(xiàn)準(zhǔn)確性措施及分析

唐俊

摘要：在10～35kV電網(wǎng)中，普遍采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的方式，這兩種方式統(tǒng)稱(chēng)為小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)單相接地故障是電網(wǎng)最常見(jiàn)的故障之一，線(xiàn)路接地故障占總故障的70%以上。在實(shí)際運(yùn)行中存在準(zhǔn)確性不高的問(wèn)題，尤其是在經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中動(dòng)作正確率很低，對(duì)可靠供電造成了很大的影響。電力公司對(duì)線(xiàn)路跳閘率考核要求提高，如何減少線(xiàn)路不必要的停電次數(shù)已成為當(dāng)前思考的重要問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：小電流接地;單相接地;解決措施

當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)找出接地故障線(xiàn)路以便迅速處理。對(duì)于單相接地故障的檢測(cè)，傳統(tǒng)的方法是采用副二次繞組接成開(kāi)口三角形的三相電壓互感進(jìn)行檢測(cè)。為了尋找故障線(xiàn)路，值班員通常采取輪流拉閘的辦法來(lái)確定具體的故障線(xiàn)路。這種方法，會(huì)給安全運(yùn)行及用戶(hù)的生產(chǎn)造成一定的影響，降低了用戶(hù)的供電可靠性。及時(shí)準(zhǔn)確地判定接地回路是快速排除單相接地故障的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)判定接地故障回路的保護(hù)裝置通常被稱(chēng)為小電流接地選線(xiàn)裝置，但選線(xiàn)裝置發(fā)生誤選和漏選幾率較大，效果不能令人滿(mǎn)意，因此研究小電流接地選線(xiàn)準(zhǔn)確性這一課題對(duì)提高供電可靠性有很強(qiáng)的實(shí)踐性意義。

1.小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題

在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過(guò)程中，三相對(duì)地的電容電流通常相似度很高，因?yàn)槿嚯娙葜行渣c(diǎn)負(fù)責(zé)接地，因此電位數(shù)值呈現(xiàn)0，而在電勢(shì)方面，電網(wǎng)電源和電容的中性點(diǎn)電勢(shì)相同，因而此時(shí)的電源中性點(diǎn)電勢(shì)是0.倘若遇到單相接地的情況時(shí)，整個(gè)電網(wǎng)的接地單相電壓會(huì)直接下降到0值，同時(shí)零序電壓V0也會(huì)在電網(wǎng)中呈現(xiàn)出來(lái)。此時(shí)的相電壓值和平常的電壓值相同，但是電流的電壓量卻是同接地相故障前不一致。通常系統(tǒng)中很少會(huì)存在負(fù)序電壓，因此零序電壓也叫中性點(diǎn)位移電壓。

1.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)毛病時(shí)，通常情況下，在正常線(xiàn)路中會(huì)產(chǎn)生零序電流，即接地電容電流，這時(shí)的故障電流會(huì)大于接地電容電流值，電流方向以母線(xiàn)為起點(diǎn)，流向故障的線(xiàn)路。然而當(dāng)出現(xiàn)接地電流較大的情況時(shí)，電弧很難自己熄滅，而是在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生更強(qiáng)的弧光，并不間斷的接地過(guò)電壓。這樣一來(lái)，很容易引起多相短路的情況，進(jìn)而影響整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

1.2各種干擾對(duì)零序電流測(cè)量的影響

在進(jìn)行零序電流測(cè)量過(guò)程中，通常會(huì)受到兩方面的干擾：一方面，會(huì)受到電磁場(chǎng)的干擾。當(dāng)變電站地處電磁場(chǎng)范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)受到很強(qiáng)的電磁波的干擾，因此，小信號(hào)經(jīng)常因受干擾程度大而出現(xiàn)接收不到的情況;另一方面是當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)不平衡狀態(tài)時(shí)，零序電流和諧波電流值會(huì)隨著變大。倘若系統(tǒng)負(fù)荷不平衡，那么在測(cè)量回路電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一些零序電流，從而在一定程度上影響接地時(shí)的電容電流。

1.3接地選線(xiàn)裝置運(yùn)行中的問(wèn)題

硬件電路設(shè)計(jì)上存在的先天不足，裝置投運(yùn)的最初一段時(shí)間，判斷準(zhǔn)確率很高，運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)因?yàn)橛捎谟布娐饭收蠈?dǎo)致不準(zhǔn)確了。小電流接地選線(xiàn)裝置未作為繼電保護(hù)裝置對(duì)待。不論是從設(shè)計(jì)、制造、工藝還是從應(yīng)用上講小電流選線(xiàn)裝置一直被認(rèn)為是一個(gè)檢測(cè)裝置，由于它的運(yùn)行好壞不直接對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成影響，因此未引起足夠的重視。接線(xiàn)錯(cuò)誤，從現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)看，往往會(huì)出現(xiàn)零序回路不對(duì)應(yīng)、回路未接人、零序不平衡電流過(guò)大、極性不對(duì)等現(xiàn)象。很多變電站采用架空線(xiàn)出線(xiàn)，無(wú)法安裝零序電流互感器，只能采用三相電流互感器合成零序電流。由于電流互感器的誤差及各線(xiàn)路的電流互感器變比可能不一致，使選線(xiàn)準(zhǔn)確率大大降低，這是基于零序電流選線(xiàn)原理的裝置無(wú)法克服的缺陷。

1.4其它因素

接地故障時(shí)受到不同故障線(xiàn)路、故障相別、故障初相角、故障點(diǎn)位置以及不同系統(tǒng)的接地方式、故障接地電阻的影響等因素采集的參量差別較大。受電網(wǎng)的自身結(jié)構(gòu)、負(fù)荷變化及現(xiàn)場(chǎng)狀況復(fù)雜，故實(shí)際應(yīng)用中針對(duì)單一故障信息的選線(xiàn)方法都有適用范圍和局限性。小電流系統(tǒng)單相接地時(shí)產(chǎn)生的零序 電流是系統(tǒng)的電容電流，其大小與系統(tǒng)規(guī)模和線(xiàn)路類(lèi)型（電纜或架空線(xiàn)）有關(guān)，在小電流弱信號(hào)下實(shí)現(xiàn)選線(xiàn)，其準(zhǔn)確率難以保證。干擾大、信噪比小，尤其是現(xiàn)場(chǎng)各種干擾使檢測(cè)出的故障成分信噪比非常低，可用信號(hào)不能被有效提取，誤選的可能性會(huì)更大。配電網(wǎng)運(yùn)行方式改變頻繁，造成電容電流和諧波電流也頻繁改變也會(huì)造成零序電流和諧波電流的不穩(wěn)定。

2.提高小電流接地選線(xiàn)監(jiān)控裝置準(zhǔn)確性的相關(guān)措施

2.1零序電流互感器精度和安裝問(wèn)題

一般情況下，當(dāng)出現(xiàn)電流互感器有較大的誤差時(shí)，其主要原因就是一次側(cè)匝數(shù)太少，然而零序電流互感器的一次側(cè)只有很短的一匝。單相接地的電流通常為10A以?xún)?nèi)，因此，在互感器變化過(guò)程中，產(chǎn)生的誤差值能在20%以上，而角誤差也能高達(dá)20度，因此，這樣一來(lái)，接地檢測(cè)工作并不能確保絕對(duì)的準(zhǔn)確。因此，在裝置小電流接地選線(xiàn)監(jiān)控時(shí)，要將精度較高的零序電流互感器考慮在內(nèi)，并確保其線(xiàn)性測(cè)量范圍在mA級(jí)以上，這樣一來(lái)，勵(lì)磁阻抗更易同電流繼電器的線(xiàn)圈阻抗相互契合。進(jìn)一步擴(kuò)大功率輸出值，提高準(zhǔn)確度。

倘若發(fā)生接地問(wèn)題時(shí)，很容易會(huì)反流回有障礙的電流，并經(jīng)過(guò)有障礙的線(xiàn)路和正常線(xiàn)路的電纜鉛皮，與此同時(shí)，有障礙的電流也會(huì)沿著正常線(xiàn)路電纜的導(dǎo)電外皮再流動(dòng)回來(lái)，很可能會(huì)使得正常線(xiàn)路的零序電流增大，致使出現(xiàn)正常線(xiàn)路保護(hù)誤動(dòng)作的情況。此外，由于正常線(xiàn)路的電纜外皮會(huì)將接地電的電流分散，這樣也會(huì)造成一定量的有障礙線(xiàn)路的零序電流發(fā)生損耗的情況，逐漸降低零序電流的保護(hù)靈活度。

2.2系統(tǒng)運(yùn)行方式變化和線(xiàn)路長(zhǎng)度可能相差很大

在國(guó)內(nèi)的變電所中，一般都由上一級(jí)人員決定消弧線(xiàn)圈的投入與否，因此，變電所在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)有消弧線(xiàn)圈投入和無(wú)投入的兩種狀態(tài)，并且出線(xiàn)回路數(shù)也會(huì)有所調(diào)整，這樣一來(lái)，很容易使得一次接地電流差異較大，最終出現(xiàn)監(jiān)控裝置的動(dòng)作錯(cuò)誤。因此，很多商家根據(jù)這個(gè)問(wèn)題做了很好的改進(jìn)，并設(shè)置了自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，改變了原有的運(yùn)行方式，更方便進(jìn)行裝置內(nèi)部參數(shù)的自行調(diào)整。倘若出現(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)度差距較大情況時(shí)，裝置會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷，由于故障點(diǎn)的零序電流的總值被細(xì)分為多條正常線(xiàn)路的零序電流，同時(shí)線(xiàn)路和零序電流值成正比形式。在變電所中，如果接地的線(xiàn)路是2號(hào)，1號(hào)線(xiàn)路會(huì)加長(zhǎng)，接地電流值是5A，3號(hào)線(xiàn)路的電流值是0.5A，4號(hào)線(xiàn)路的電流值是0.3A，那么2號(hào)線(xiàn)路的接地電流就是5.8A。不僅如此互感器誤差和測(cè)量誤差也要考慮在內(nèi)，因此2號(hào)線(xiàn)路的電流值就可能不是最大值，因此形成誤判的情況。

2.3設(shè)備參數(shù)及試驗(yàn)的影響

加強(qiáng)對(duì)零序CT進(jìn)行參數(shù)特性檢測(cè)，對(duì)投運(yùn)的選線(xiàn)裝置的性能進(jìn)行梳理，找出其原理差異，并對(duì)原理進(jìn)行充分掌握，判斷是否具備較高的選線(xiàn)能力。對(duì)接地選線(xiàn)進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，對(duì)一次進(jìn)行模擬接地試驗(yàn)，各廠(chǎng)家在原理上有獨(dú)特的方式方法，而這些很難用常規(guī)儀器進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)方法是影響接地準(zhǔn)確性的重要因素。無(wú)法對(duì)該類(lèi)品進(jìn)行動(dòng)模試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)接地試驗(yàn)是檢驗(yàn)裝置能否滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)需求的惟一辦法，或者是從一次升流升壓，盡量選擇準(zhǔn)確度高的專(zhuān)用零序電流互感器。二次接線(xiàn)中盡量減少誤差和電磁干擾的影響，二次電纜采用屏蔽電纜為好，屏蔽層兩端應(yīng)可靠接地。所有配出線(xiàn)的零序電流互感器一、二次極性要核對(duì)正確，最好在同一變電所采用同一種接線(xiàn)方式，支撐零序電流互感器的鐵框架不應(yīng)形成閉合框架，以免分散故障時(shí)的接地電流。

結(jié)論

因此，在裝置小電流接地選線(xiàn)監(jiān)控時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能的考慮到零序電流互感器精度和安裝問(wèn)題，并針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)置自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，進(jìn)一步保障監(jiān)控裝置內(nèi)部參數(shù)完成自行調(diào)整，將遇到的相關(guān)問(wèn)題盡可能從誤差最小的角度解決。

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