電力配電網(wǎng)單相接地故障選線方法

丁靈衛(wèi) 高仙

摘要：在電力配電網(wǎng)中，單相接地故障會(huì)在一定程度上限制供電可靠性以及自動(dòng)化水平的實(shí)現(xiàn)。這就要求相關(guān)工作人員提高對(duì)選線環(huán)節(jié)的重視，選擇應(yīng)用多種科學(xué)的選線方法以從根本上降低單相接地故障的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。本文就針對(duì)電力配電網(wǎng)單相接地故障選線的方法進(jìn)行探討，以供相關(guān)的工作人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：電力配電網(wǎng);單相接地故障;選線方法

1電力配電網(wǎng)單相接地故障選線方法

根據(jù)應(yīng)用需求不同，配電網(wǎng)所選擇的接線方式也有著諸多差異。在單相接地故障頻繁出現(xiàn)的情況下，作為專業(yè)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，能夠選擇科學(xué)合理的選線方式，主要的選線方式有以下幾種：

1.1信號(hào)輸入法

配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，傳感器空閑時(shí)電壓輸出為0，以這一特性為基礎(chǔ)，很容易得出信號(hào)的流動(dòng)方向即為故障線方向，在途徑大地接觸點(diǎn)后即可返回，從而準(zhǔn)確定位故障位置。為盡量消除信號(hào)的干擾作用，應(yīng)選擇科學(xué)頻率完成信號(hào)傳輸任務(wù)，建議在初期選擇具有便攜優(yōu)勢(shì)的裝置幫助探測(cè)信號(hào)。自動(dòng)化電路可以應(yīng)用在信號(hào)的集中處理環(huán)節(jié)，并需要以傳感器裝置作為信號(hào)的傳輸出入口。

1.2殘流增量法

殘流增量選線的方法主要是通過自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈對(duì)補(bǔ)償度改變時(shí)各出線零序電流變化情況進(jìn)行線路選擇，進(jìn)而確定故障線路，如果接地故障持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間，已經(jīng)明顯大于閾值，就是一種永久性的接地故障。這時(shí)對(duì)于金屬性接地故障而言，電流變化只是表現(xiàn)在故障線路中的。若是有一定過渡電阻的故障，每一條出現(xiàn)零序電流都會(huì)發(fā)生變化，故障線路的變化是最大的，也就能夠判斷出故障線路。當(dāng)前大部分的自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈都能夠進(jìn)行殘流增量選線，消弧線圈會(huì)受到帶負(fù)荷調(diào)諧的限制，因此故障點(diǎn)殘留的電流量也不會(huì)發(fā)生太大的變化。消弧線圈調(diào)諧方式存在差異，殘留改變的時(shí)間也不同，一般在幾秒到幾分鐘。為了防止消弧線圈受到帶負(fù)荷調(diào)諧的影響，需要將消弧線圈并聯(lián)，或者與電阻串聯(lián)。

1.3中電阻法

如果發(fā)生瞬時(shí)性接地故障的時(shí)候，不投入電阻;如果接地故障是永久性的，投入電阻就要推遲一段時(shí)間，有功電流在這個(gè)電阻產(chǎn)生僅通過故障電路，可以根據(jù)這個(gè)原理實(shí)現(xiàn)選線。但是需要特別關(guān)注的是，電流變化在金屬性接地故障的時(shí)候僅僅表現(xiàn)為線路零性序電流變化，如果過度電阻存在于故障點(diǎn)，雖然電流在各個(gè)出線零序都有表現(xiàn)，但是故障線路還是最大。不同的電壓等級(jí)，不同的廠家都會(huì)選擇不同的電阻，阻值也不會(huì)相同，所以他們產(chǎn)生的電流也不會(huì)相同，所以在選線結(jié)束的時(shí)候需要立即切除電阻。從根本來說，增量殘留法和中電阻法基本是相同的選線方法，它們主要的區(qū)別是前者的附加電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中電阻法產(chǎn)生的電流，在某種方面，系統(tǒng)中點(diǎn)性接電方式已經(jīng)被改變了。

1.4穩(wěn)態(tài)零序電流幅值比較法

小電流接地管理問題發(fā)生后，問題線路的平衡穩(wěn)態(tài)零序電流等于所有安全線路對(duì)地的總電容電流。電容量零序電流在平衡狀態(tài)下的零序電流幅值比有問題的線路相對(duì)較低。通過比較各條線路的平衡零序電流，可以方便的將故障線路與安全線路分開。雖然這種方法簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也容易進(jìn)行制造，但由于系統(tǒng)管理和結(jié)構(gòu)問題而受到了比較大的約束，而且這種做法對(duì)諧振接地管理系統(tǒng)是沒有很明顯的效果的。穩(wěn)態(tài)零序電流幅值比較法的管理系統(tǒng)發(fā)生單相接地問題，問題線路和安全線路上的零序電流方向會(huì)發(fā)生變化：對(duì)于問題線路，零序電流通過線路流向母線;對(duì)于安全的線路，零序電流通過母線流向線路，這就是所謂的零序功率做法。這一原理也可作為生產(chǎn)設(shè)計(jì)選線的依據(jù)。但當(dāng)線路短路、高阻接地、線路故障區(qū)靠近變壓器時(shí)，零序電壓和零序電流的幅值會(huì)很小。因此，諧振接地管理系統(tǒng)群的相位識(shí)別比較困難，穩(wěn)態(tài)零序電流幅值比較法不適用。群幅值比較法結(jié)合了前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)每條線路的平衡零序電流幅值進(jìn)行比較，找出一些幅值較高的線路，逐一比較這些線路的零序電流，將同一線路中不同相位的線路屏蔽成有問題的線路。然而，這種方法并不能完全解決消弧線圈管理系統(tǒng)的接地失效問題。工頻零序電流有功分量法。這是一種理想的零序電流平衡方法，主要是根據(jù)有功功率結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)零序電流來判斷故障是否發(fā)生。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生零序電流，使有功功率高于安全線。兩者都具有有功功率的極性特點(diǎn)，突出了相反的性質(zhì)。根據(jù)這一原理，可以采用工頻零序電流有功分量法形成零序電流。該方法突破了以往諧振接地管理系統(tǒng)成本低、選線不正確的問題，即相應(yīng)的靈敏度和精度下降，可以大大提高諧波抑制效果。這是一種確定管理系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波的方法。一般來說，有兩種情況：從故障線路的平衡零序電流中提取五次諧波分量，其幅值高于安全零序電流。基于這一原理的選線方法又稱五次諧波法。為了獲得問題振幅的最大和，將3、5和7階諧波分量加到平方和上。這些方法都會(huì)消除消弧線圈的影響，但在檢測(cè)中仍存在靈敏度低、選線精度差等問題。

2不同選線法的性能對(duì)比

2.1選線便利性對(duì)比

需考慮選線裝置安裝的空間，同時(shí)安裝施工的復(fù)雜程度、售后工作的便利程度等等方面的因素都會(huì)對(duì)其造成一定的影響。暫態(tài)法以及殘流增量法需要的設(shè)備為核心單元，無需較大的安裝空間;而注入法則需要增加信號(hào)發(fā)生設(shè)備，因而需要較大的空間;中電阻法需要在系統(tǒng)中性點(diǎn)，也即高壓室內(nèi)加設(shè)中電阻，因而需要最大的系統(tǒng)空間。同時(shí)暫態(tài)法與殘流增量法選線僅僅需要接入零序電壓與電流，可實(shí)現(xiàn)帶電條件下進(jìn)行一次施工，較為簡(jiǎn)單，因而可以優(yōu)先使用;而中電阻法則由于需要安裝中電阻，需要在停電情況下進(jìn)行。

2.2選線可靠性對(duì)比

檢測(cè)方法的可靠性直接決定著其利用信息總量，相比之下，利用信息量與可靠性成正比，可以說可靠性越高，利用的信息量就越大，而在相同的時(shí)間之內(nèi)，也利用了更大的信號(hào)幅值。在另一方面，隨著信號(hào)利用時(shí)間的延長(zhǎng)，就會(huì)出現(xiàn)重復(fù)選線的方式，可靠性也會(huì)有所提高。在故障情況下，零序電流在暫態(tài)分量上與穩(wěn)態(tài)分量相比較高，部分情況下差距可以達(dá)到百安培級(jí)。但是注入信號(hào)法以及殘流增量法與中電阻法也可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)選線，因而對(duì)于接地故障來說，其可靠性均較高。但是在弧光接地故障以及間歇性接地故障方面，穩(wěn)態(tài)選線的可靠性會(huì)受到影響，尤其是在較高阻的接地故障方面，各方法選線的可靠性都出現(xiàn)了明顯下降。

2.3選線安全性對(duì)比

其主要在兩個(gè)方面得到體現(xiàn)，一方面是裝置自身的安全性，在設(shè)備的運(yùn)行當(dāng)中，也體現(xiàn)在本裝置在運(yùn)行時(shí)不會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成損害。在主動(dòng)式選線方法當(dāng)中，一方面其自身具有核心單元，同時(shí)還需要安裝專用設(shè)備，并與其他設(shè)備相配合，舉例來說，信號(hào)注入設(shè)備以及消弧圈并聯(lián)的中電阻、與消弧線圈的補(bǔ)償度等等。由于設(shè)備數(shù)量的增加，也容易產(chǎn)生更多的系統(tǒng)安全隱患。但被動(dòng)式的暫態(tài)選線法僅僅將故障暫態(tài)電壓電流作為信號(hào)，對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行狀并沒有影響，因而安全性較高。

3結(jié)束語

由于不同電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的線路故障原理存在著諸多不同，因此在選擇應(yīng)用選線方式時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適合方法。需要注意的是無論是任何一種選線方式，都應(yīng)當(dāng)確保電流在傳輸時(shí)的穩(wěn)定性，也只有這樣才能夠確保信號(hào)和極性統(tǒng)一完全，以此為配電網(wǎng)的后續(xù)完善與優(yōu)化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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