小電流接地系統(tǒng)接地故障選線方法

王健 王莉娜 高志國(guó)

摘要：由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展不斷提升，對(duì)電力系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性的要求不斷提高，為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證供電的持續(xù)可靠性。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，能盡快找出故障線路并排除故障，以免事故擴(kuò)大和設(shè)備損壞。利用小電流接地系統(tǒng)也稱為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，對(duì)66kV及以下電壓等級(jí)中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)為消弧線圈接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)為電阻接地系統(tǒng)進(jìn)行選線。中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)和消弧線圈接地系統(tǒng)是最常見(jiàn)的兩種小電流接地系統(tǒng)方式，本文主要是根據(jù)小電流接地系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行問(wèn)題分析。

關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng);故障選線;故障定位;

中圖分類號(hào)：TM64? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

引言

目前研究的焦點(diǎn)主要集中在解決諧振系統(tǒng)故障特征不明顯的問(wèn)題上，依據(jù)穩(wěn)態(tài)信號(hào)和瞬時(shí)暫態(tài)信號(hào)的分析方法，分析小電流系統(tǒng)單相接地與正常運(yùn)行狀態(tài)信息不同的特點(diǎn)進(jìn)行分析，使小電流接地故障篩選方法思路清晰。

1、概述

單相接地故障是電力系統(tǒng)中較常見(jiàn)的一種故障。發(fā)生單相接地的原因有很多，發(fā)生單相接地最多原因：1）大風(fēng)使綁扎在絕緣子上導(dǎo)線脫落接地;2）樹(shù)木距離導(dǎo)線太近造成接地;3）雷雨天氣線路落雷;4）絕緣子擊穿。單相接地會(huì)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，嚴(yán)重危害變電設(shè)備絕緣，會(huì)使配電變壓器或避雷器等電氣設(shè)備燒損，也可能造成嚴(yán)重的短路事故，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)生導(dǎo)線落地單相接地時(shí)還會(huì)使行人、巡線員造成觸電傷亡事故。發(fā)生單相接地故障后，首先要進(jìn)行選線，找出接地故障線路，將線路停電查找出故障點(diǎn)消除故障。為了準(zhǔn)確及時(shí)的查找出接地故障線路，我們采用小電流接地選線裝置也稱為小電流接地保護(hù)，通過(guò)小電流接地選線裝置能夠指示出單相接地故障的線路，解決接地選線難的問(wèn)題。小電流接地選線能夠準(zhǔn)確地判定出接地回路，使電氣人員快速的排除單相接地故障，提高選線準(zhǔn)確性，避免以往工作中選線準(zhǔn)確率低的問(wèn)題。目前的小電流接地選線設(shè)備較多，選線技術(shù)先進(jìn)，解決了人工手動(dòng)拉閘查找接地故障線路的方法和選線不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

2、小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相故障時(shí)的現(xiàn)象分析

2.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生A相單相接地時(shí)（圖1），如果忽略負(fù)荷電流和電容電流在線路阻抗上的電壓降，全系統(tǒng)A相對(duì)地電壓均為零，A相對(duì)地電容電流也為零，同時(shí)B相和C相的對(duì)地電壓和電容電流都升高 3 倍。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，在接地點(diǎn)要流過(guò)全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，如果此電流比較大，就會(huì)在接地點(diǎn)燃起電弧，引起弧光過(guò)電壓，從而使非故障相的對(duì)地電壓進(jìn)一步升高，容易使絕緣損壞，形成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，造成停電事故。

在故障瞬間，電網(wǎng)中各線路的故障相（A相）電壓突然降低，其電容迅速放電，而非故障相電壓突然升高，其電容迅速充電。在放電電流經(jīng)過(guò)的回路中（通過(guò)母線流向故障點(diǎn)），電阻和電感都很小，因此放電電流振蕩頻率較高，可能達(dá)到幾千赫茲，衰減很快。充電電流要通過(guò)電源形成回路，電感和電阻相對(duì)較大，因此充電電流振蕩頻率較低，只有幾百赫茲，衰減較慢。故障相（A相）的暫態(tài)電流故障分量由本線路B、C相的暫態(tài)電流分量和健全線路各相暫態(tài)電流分量組成。

2.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)（圖2），與不接地系統(tǒng)相同的是：在故障線路中，暫態(tài)電流分量是由本線路非故障相的暫態(tài)電流分量和其他健全線路暫態(tài)電流分量組成。但由于消弧線圈補(bǔ)償?shù)拇嬖冢诠收暇€路故障相有感性暫態(tài)電流分量流過(guò)，而所有非故障相則仍然僅流過(guò)自身容性暫態(tài)電流分量。根據(jù)電感元件基本概念可知，在故障暫態(tài)過(guò)程中，電感的暫態(tài)電流分量是由工頻電流分量和衰減的直流分量組成。又由于消弧線圈是電感性元件，高頻暫態(tài)電流很少流過(guò)，因此，對(duì)于高頻分量來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于消弧線圈不接入電網(wǎng)。故障相流過(guò)的是振蕩頻率很高的放電電流。因此，上述故障線路故障相與健全相暫態(tài)電流故障分量之間的關(guān)系在消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)中是仍然存在的。

3、小電流接地系統(tǒng)故障選線方法

目前電力系統(tǒng)中的小電流選線裝置采用的方法主要有零序電流比幅比相法、有功法、穩(wěn)態(tài)零序電流比較法、五次諧波法等。

3.1 零序電流比幅比相法

零序電流比幅比相法在不接地系統(tǒng)中應(yīng)用效果較好，使用較為廣泛，在消弧線圈接地系統(tǒng)中效果不好。單相接地故障發(fā)生在相電壓接近峰值時(shí)候，最大暫態(tài)零序電流比穩(wěn)態(tài)零序電流可大10倍以上。在相電壓過(guò)零值時(shí)，暫態(tài)零序電流的幅值也能達(dá)到未補(bǔ)償?shù)墓ゎl零序電流。故障線路從母線區(qū)段和所有健全線路之間串聯(lián)諧振產(chǎn)生零序電流。間歇性接地電弧不穩(wěn)定，產(chǎn)生高頻暫態(tài)過(guò)程，直到故障消失。由于暫態(tài)信號(hào)強(qiáng)，使本方法充分利用暫態(tài)零序電流信號(hào)，提高了檢測(cè)可靠性。

3.2 有功法

有功法是根據(jù)線路、消弧線圈都存在對(duì)地電導(dǎo)，線路中對(duì)地電導(dǎo)及消弧線圈存在電阻損耗，在故障電流中含有有功分量。非故障線路和消弧線圈的有功電流方向一致并且經(jīng)過(guò)故障點(diǎn)返回，故障線路中有功分量比非故障線路要大且方向相反，依據(jù)這一特性找出故障線路。故障電流中有功分量非常小并且三相電路影響，致使靈敏度低。為了使靈敏度提高，有的裝置采用瞬時(shí)在消弧線圈上并聯(lián)接地電阻的方法加大故障電流中有功分量。

3.3穩(wěn)態(tài)零序電流比較法

當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過(guò)故障元件的零序電流等于全系統(tǒng)非故障元件的對(duì)地電容電流之和。故障線路上的零序電流最大， 非故障線路零序電流方向與故障線路的零序電流方向相反。利用零序電流的相位和幅值的比較可以找出故障線路。

3.4五次諧波法

電力系統(tǒng)由于受到故障點(diǎn)線路設(shè)備等的非線性影響，線路電流中存有諧波分量，以五次諧波含量最大，發(fā)生單相接地故障時(shí)，會(huì)造成一定程度諧波分量增加。在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，消弧線圈五次諧波呈現(xiàn)的感抗為5倍，線路分布電容五次諧波呈現(xiàn)的容抗為基波的1/5，消弧線圈起不到補(bǔ)償諧波電容電流作用，故障線路的電流大小等于所有非故障線路的電流之和，方向與非故障線路的電流方向相反。

結(jié)束語(yǔ)

目前采用小電流接地選線的設(shè)備較多，但是在應(yīng)用中也存有不同的問(wèn)題，在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)存在有誤判斷的現(xiàn)象，在設(shè)備應(yīng)用中應(yīng)該進(jìn)一步提升選線的準(zhǔn)確性，在使用中應(yīng)加強(qiáng)操作人員的問(wèn)題分析能力，并逐步完善配電自動(dòng)化技術(shù)，能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)并隔離系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障的線路，配置出智能小電流絕緣監(jiān)察系統(tǒng)，有效地對(duì)線路絕緣狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

參考文獻(xiàn)

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