提高小電流接地系統(tǒng)選線準(zhǔn)確率的裝置應(yīng)用

李賀 沈飛 徐瑋 鄭旭 王迪

國網(wǎng)大連市金州新區(qū)供電公司 遼寧大連 116600

1 小電流接地方式概述

小電流接地方式（不接地或經(jīng)消弧線圈接地）因其高供電可靠性是目前電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的主流接地方式，其原因在于這種接地方式在發(fā)生瞬時(shí)性單相接地故障可以自行或經(jīng)消弧設(shè)備的幫助清除故障點(diǎn)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài)[1]。也就是說，小電流接地方式具有瞬時(shí)性單相接地故障的自愈能力。但是在長期運(yùn)行實(shí)踐中小電流接地系統(tǒng)也暴露出以下問題：

一是消弧線圈無法清除永久性單相接地故障使系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài)，而且在故障點(diǎn)絕緣的重復(fù)擊穿-恢復(fù)-再擊穿的過程中，常伴隨高幅值高頻電流反復(fù)流過和燒蝕故障點(diǎn)，極易引起事故擴(kuò)大化。

二是即使是對(duì)于瞬時(shí)性單相接地故障，消弧線圈僅能夠 補(bǔ)償流過故障點(diǎn)的工頻電容電流，而現(xiàn)代配網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)際通過接地故障點(diǎn)的電流除工頻電容電流以外，還包含大量的高頻 電流和阻性電流，即使把流過故障點(diǎn)的工頻電流補(bǔ)償?shù)綕M足國標(biāo)要求的5A以下，仍然可能維持電弧的持續(xù)燃燒。

三是小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的故障信號(hào)小且接地故障點(diǎn)狀態(tài)復(fù)雜，故障選線準(zhǔn)確率低和故障定位困難，難以利用現(xiàn)有的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單相接故障地區(qū)域的自動(dòng)快速隔離和恢復(fù)供電。

綜上，為解決小電流接地方式中存在問題，提高接地選線準(zhǔn)確率，綜合使用多種單相接地故障處理技術(shù)來進(jìn)行單相接地的智能化處理就顯得十分關(guān)鍵。

2 智能接地裝置的基本情況

2.1 智能接地選線裝置結(jié)構(gòu)

智能接地裝置正是綜合使用多種單相接地故障處理技術(shù)而研發(fā)出來的，其主要構(gòu)成元件為消弧軟開關(guān)（由K1、K2、K3、K4四個(gè)開關(guān)和過渡電阻R構(gòu)成）、帶阻抗接地變壓器JDB、三相一體式接觸器K5、主控器等。

2.2 基本應(yīng)用原理

智能接地裝置的控制器通過檢測(cè)系統(tǒng)母線三相電壓和零序電壓，可以迅速發(fā)現(xiàn)智能接地裝置覆蓋的零序系統(tǒng)范圍內(nèi)發(fā)生的單相接地故障，并判明故障相別。為盡快熄滅電弧以避免危害升級(jí)，智能接地裝置控制故障相開關(guān)（K1或K2或K3）經(jīng)過渡電阻R閉合后再通過閉合開關(guān)K4將故障相金屬性接地，熄滅接地電弧并轉(zhuǎn)移故障點(diǎn)電流，保護(hù)故障點(diǎn)防止出現(xiàn)事故擴(kuò)大化。經(jīng)短暫延時(shí)后，三相一體式接觸器K5閉合，投入接地變壓器JDB，延時(shí)50毫秒后，先開關(guān)K4斷開投入過渡電阻R再斷開故障相接地開關(guān)（K1或K2或K3），并判斷是否再次出現(xiàn)單相接地故障，如若沒有出現(xiàn)則表明這是一次瞬時(shí)性單相接地故障，記錄事件，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；若是單相接地故障再現(xiàn)則表明這是一次永久性單相接地故障。與此同時(shí)，智能接地裝置發(fā)出瞬時(shí)選線零序電流，完成選線后，接地故障相軟開關(guān)重新閉合，進(jìn)入單相接地安全供電模式持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間或與常規(guī)繼電保護(hù)配合實(shí)現(xiàn)單相接地故障的快速隔離和轉(zhuǎn)供電[2]。

3 提高小電流接地系統(tǒng)選線準(zhǔn)確率的裝置應(yīng)用

該綜合接地裝置在提高小電流接地系統(tǒng)選線準(zhǔn)確率方面的應(yīng)用主要集中在以下三方面：

3.1 通過智能電流檢測(cè)提升選相容錯(cuò)、糾錯(cuò)力

小電流接地系統(tǒng)選線過程中如果出現(xiàn)差錯(cuò)，有可能引發(fā)母線短路。而該智能接地裝置則通過檢測(cè)流過過渡電阻R的電流和相關(guān)量來更快速的判斷單相接地故障選相動(dòng)作的正確性，同時(shí)在出現(xiàn)選相錯(cuò)誤時(shí)因過渡電阻R的限制作用，也能夠避免母線發(fā)生相間短路。之后只需要將合錯(cuò)相別的接地開關(guān)分?jǐn)嗖⑦M(jìn)行重新選相即可，如此就在極大程度上減少了接地選線過程中短路事故的發(fā)生。

3.2 通過技術(shù)綜合提升選線準(zhǔn)確性

該裝置在選線過程中綜合應(yīng)用了DSP處理技術(shù)以及交流模擬信號(hào)數(shù)字傳輸技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)主要在系統(tǒng)發(fā)生永久性單相接地故障時(shí)采用短時(shí)投入帶阻抗接地變壓器方式來增大故障點(diǎn)接地電流信號(hào)，并與智能接地預(yù)處理器配合，最終準(zhǔn)確地從1500Ω以下的高過渡電阻接地線路中選出故障線路，使得其選線準(zhǔn)確性大大提升。同時(shí)可以配合安裝在配電線路上的FTU、DTU和故障指示器提高單相接地故障定位準(zhǔn)確率。

3.3 通過低阻抗短時(shí)投入提升故障處理有效性

消弧軟開關(guān)的過渡電阻對(duì)高頻弧光電流的幅值限制和衰減，避免了高頻電流對(duì)故障點(diǎn)的進(jìn)一步破壞和對(duì)二次設(shè)備的電磁干擾，可以實(shí)現(xiàn)快速有效消?。贿^渡電阻和帶阻抗接地變壓器的短時(shí)投入，為系統(tǒng)提供了低阻抗零序電流通道，解決了在接地故障恢復(fù)，故障相接地開關(guān)斷開過程中造成的系統(tǒng)中性點(diǎn)低頻振蕩。

4 結(jié)語

該智能接地裝置綜合應(yīng)用多項(xiàng)現(xiàn)代科技，將傳統(tǒng)人工選線方式智能化，通過智能電流檢測(cè)與DSP處理技術(shù)和交流模擬信號(hào)數(shù)字傳輸技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用極大提升了小電流接地系統(tǒng)選線的準(zhǔn)確率和容錯(cuò)率，并且通過低阻抗短時(shí)投入大幅提升了故障處理有效性，有助于進(jìn)一步保障其系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此在實(shí)踐中值得借鑒與推廣使用[3]。