小電流接地選線系統(tǒng)的分析研究

李新潔（山東科技大學(xué),山東 青島 266590）

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小電流接地選線系統(tǒng)的分析研究

李新潔
（山東科技大學(xué),山東 青島 266590）

摘 要：小電流接地方式和大電流接地系統(tǒng)相比，供電可靠性高，能保證運(yùn)行維護(hù)人員的安全，在系統(tǒng)的過電壓水平、系統(tǒng)絕緣水平、經(jīng)濟(jì)性等方面有諸多的優(yōu)點(diǎn)，所以一直被廣泛應(yīng)用于我國的中、低壓電網(wǎng)系統(tǒng)中。本文比較了目前幾種不同的選線技術(shù)原理并設(shè)法得到較好的接地選線的解決方案，論述選線系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗嘟拥剡x線系統(tǒng)；小電流；分析研究

1 引言

1.1 背景

無論從工業(yè)、農(nóng)業(yè)還是我們的日常生活來說，電力更是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，因此電力系統(tǒng)的供電可靠性就顯得尤為重要，對(duì)連續(xù)、可靠的供電提出了更高的要求。采用小電流接地的運(yùn)行方式就能很好的滿足這些要求，由于小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障后，流經(jīng)接地點(diǎn)的電流等于線路分布電容電流，接地電流數(shù)值較小。因此，稱這種接地方式為小電流接地方式。它的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，那就是發(fā)生單相接地故障后，系統(tǒng)仍能正常供電。因此，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)的單相接地，不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，一般只能運(yùn)行2小時(shí)，所以必須盡快的找出故障點(diǎn)并消除，從而保證線路的正常運(yùn)行。

在沒有小電流接地選線裝置以前，往往只能采取人工逐條拉路限電的方法找出接地線路，然后再采取人工巡線的方法來查找接地點(diǎn)，這種查找故障的方式必須對(duì)正常供電線路停電，從而造成了無謂的停電，大大降低了供電的可靠性。這顯然不是我們所要看到的結(jié)果，基于此，電力系統(tǒng)就迫切需要小電流接地選線故障定位系統(tǒng)。

1.2 意義

小電流接地的單相接地故障停電給整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)及人民生活造成的損失難以估量?？煽抗╇娨彩枪╇娖髽I(yè)所擔(dān)負(fù)的社會(huì)責(zé)任，是社會(huì)和諧穩(wěn)定的基礎(chǔ)，故障停電會(huì)極大的降低人們的生活質(zhì)量。

2 系統(tǒng)原理對(duì)比分析

眾所周知電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為：（1）直接接地；（2）不接地；（3）由電抗器接地。直接接地系統(tǒng)能有效防止單相接地時(shí)的過電壓主要用在110kV及以上的電壓等級(jí)的系統(tǒng)中；而后兩種接地方式則用于絕緣余度相對(duì)較大的35kV及以下的電壓等級(jí)的系統(tǒng)中，這種接地方式可以在單相接地故障發(fā)生時(shí)，不用立即切除故障點(diǎn)，可以繼續(xù)供電，大大提高了供電可靠性。

然而當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí)，對(duì)系統(tǒng)依舊有一定影響，例如非故障相電壓升高，系統(tǒng)產(chǎn)生較大的零序電流，故障點(diǎn)可能持續(xù)燒蝕。若不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障所在，供電可靠性就沒有實(shí)質(zhì)的提高，相反可能造成故障的擴(kuò)大。

在遇到線路單相接地故障的傳統(tǒng)做法是由值班員按變電所的試撳接地探索順序試撳接地探索進(jìn)行試?yán)€路，但隨著用戶對(duì)電能質(zhì)量要求的提高和自動(dòng)化技術(shù)的日新月異改進(jìn)和提高，單相接地的自動(dòng)選線技術(shù)孕育而生。本文比較幾種不同的選線技術(shù)原理。

2.1 通過零序電流的大小來判別接地故障線路

相對(duì)于長(zhǎng)線路來說較短的線路對(duì)地電容很小，所以正常運(yùn)行時(shí)電容電流較小，當(dāng)該線路發(fā)生接地故障時(shí)，其零序電流是非故障線路電容電流之和，兩者的零序電流數(shù)值相差不大，所以自動(dòng)裝置難于區(qū)別甚至?xí)l(fā)生誤判斷。若只有兩條以上的線路運(yùn)行則零序電流幾乎一樣而無法判斷。

2.2 通過反應(yīng)零序電流方向的接地保護(hù)原理

這種選線的原理是：利用接地故障發(fā)生時(shí)的故障出線電容電流流入，即零序電流滯后零序電壓90度，非故障線路零序電流流出，即零序電流超前零序電壓90度作為判據(jù)?？墒侨绻麢z測(cè)到的零序電流很小，同時(shí)若接地故障是間歇性或瞬時(shí)性弧光接地，電流時(shí)有時(shí)無，相位測(cè)量更是無從談起。所以基于這幾個(gè)缺陷，導(dǎo)致依此原理設(shè)計(jì)的設(shè)備準(zhǔn)確性和可靠性都不高。

2.3 “注入法”原理

該方法并不采集系統(tǒng)中發(fā)生單相接地的故障時(shí)的各個(gè)電氣量，而是利用單相接地時(shí)電壓下降的接地相，在故障相上人為的加入一個(gè)特殊信號(hào)電流，通過對(duì)于出線故障相的檢測(cè)，探測(cè)該信號(hào)的通路來確定接地故障，從而進(jìn)行選線。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時(shí)，注入信號(hào)電流由接地線路接地相流入接地點(diǎn)，即可以確定凡是有該信號(hào)的出線皆是故障線路。此方法不需要添加額外的一次設(shè)備，不對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響；動(dòng)作可靠靈敏；但是該信號(hào)的選取在強(qiáng)度上和頻率上需要有更多的考量，既要有足夠的強(qiáng)度可以被探測(cè)到又要防止各出線間的互相感應(yīng)，頻率既要避開工頻和諧波的干擾又要防止高頻接地耦合時(shí)的較大衰減和竄入別的支路。

2.4 中性點(diǎn)接入電阻

在單相接地故障發(fā)生時(shí)，在系統(tǒng)中性點(diǎn)短時(shí)間接入一個(gè)電阻而后切除?？梢栽诠收铣鼍€的故障相上產(chǎn)生額外的有功功率，從而判斷出故障相。但是若接入電阻太大，額外的有功功率則較小，受系統(tǒng)影響較大且靈敏度低；若接入電阻太小，則在接入和切除時(shí)，電阻通過的電流很大需要考慮滅弧，對(duì)系統(tǒng)也有較大沖擊。

2.5 五次諧波原理

利用系統(tǒng)中固有的高次諧波分量，基于消弧線圈的高阻抗對(duì)其和線路對(duì)地電容對(duì)其的低阻抗來避開消弧線圈對(duì)零序網(wǎng)的影響，但依舊存在（1）（2）兩種原理中的一些不足，例如只有兩條線路運(yùn)行零序電流相等和非金屬性接地方向不一判別的問題。

2.6 首半波原理

該原理是利用記錄單相接地故障瞬間的暫態(tài)過程，通過故障相與非故障相首半波方向相反來判別。由于消弧線圈是感性原件在暫態(tài)過程中，其暫態(tài)電流可以忽略不計(jì)，故不受其影響。首半波原理比其它各類反映接地穩(wěn)態(tài)量的原理靈敏度要高，對(duì)任何單相接地故障反應(yīng)迅速。但是對(duì)于暫態(tài)量的測(cè)量，需要互感器有良好的暫態(tài)特性，有高速a/d轉(zhuǎn)換和cpu性能。同樣在只有兩條線路運(yùn)行時(shí)，需要?jiǎng)e的判據(jù)來輔助選線。

3 結(jié)論

針對(duì)電力系統(tǒng)中存在的中低壓系統(tǒng)單相接地選線準(zhǔn)確性不高的難題，以及目前接地選線系統(tǒng)的原理進(jìn)行了分析和比較，先進(jìn)的小電流接地選線系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：（1）具有良好的開放性和兼容性，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算及軟件編程方法，具備微機(jī)的所有功能，可直接運(yùn)行PC機(jī)的各種應(yīng)用軟件；（2）具有自診斷功能，具備非常高的可靠性和穩(wěn)定性，減少人工維護(hù)、運(yùn)行的工作量；（3）更加人性化的人機(jī)交互功能，就地鍵盤、操作和顯示功能；（4）裝置具有故障定位測(cè)距功能，定位準(zhǔn)確；（5）方便的遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)查閱，具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。

參考文獻(xiàn)：

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.164