农村配电网10kV线路接地选线探讨

杨 锐

(云南电网鹤庆供电有限公司，云南 鹤庆 671500)

1 前言

目前我国10kV线路中性点的运行方式主要采用不接地方式，这种方式下就带来了接地保护方面的一些问题，特别是接地选线的准确性和实用性问题。农村配网故障停电中60%以上都是接地故障，随着10kV配电网系统的不断发展壮大，对供电可靠性的要求越来越高，落后的接地保护方式和低准确率的选线设备已无法满足电网安全、可靠和实用性的要求。

中性点不接地的配电网系统，当发生接地故障时，系统线电压的对称性未遭到破坏，只是非故障相对地电压上升1.7倍以上，规程规定可以运行1～2h，但在县级电网中，10kV线路大面积是对农村和山区进行供电，由于供电地形复杂，线路的架设水平和绝缘水平都较低，线路设备的绝缘情况是经不起运行1～2h的，就会发生非故障相绝缘薄弱处击穿和放电等，使故障继续恶化，如果发生间歇性弧光接地，将产生2.5～3.0倍的对地电压，若引起谐振电压会更高。更为严重的是接地点还会引发火灾和跨步电压触电等，因此，迅速准确的切除故障线路显得尤为重要。

2 接地保护要求

接地保护的要求就是:要快速准确的切除故障线路。目前10kV线路的接地保护主要有告警和跳闸两种。接地告警主要适用于有人值班变电站，当线路母线TV或线路TV的开口三角形绕组监测到零序电压时立即发出告警，值班员通过对该段母线的各相对地电压和所属线路的零序电流值进行判断，然后进行拉路选线。这种方式虽然最终能选择出故障线路，但对非故障线路也造成停电影响，且与值班员的综合判断能力相关，准确性和可靠性低。

另一种方式就是通过线路保护装置和接地选线装置直接作用于故障线路跳闸，这是理论上较为理想的方式，也是无人值守变电站和集控站较为喜欢的方式。但在实际使用中，由于同一母线上的10kV线路状况和电气参数相差较大，特别是农村电网，短距离的乡镇供电和长距离的山区供电随时在同一母线上，经常发生误动和拒动，这就很难满足继电保护选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求。

3 接地选线原理

3.1 接地故障特点.

1)故障线路零序电流的大小为所有非故障线路的零序电流(对地容性电流)之和。

2)故障线路的零序功率方向是由线路指向母线，而非故障线路的零序功率方向是由母线指向线路。

3)故障线路的零序电流幅值较大，且滞后零序电压约90°。

4)故障线路的零序阻抗网络与非故障线路发生了改变，具有独特的网络结构。

3.2 接地选线设计原理

1)比幅比相原理:按照故障线路的电流幅值和相位关系与非故障线路进行对比，选出故障线路。

2)信号注入法原理:按故障线路的特有阻抗网络，在所有线路注入区别于工频和谐波频率的高频信号，按其衰减特性进行对比选线。

3)谐波电流方向原理:根据故障时的谐波电流方向特点，找到故障线路谐波电流方向与非故障线路谐波电流方向相反的m次谐波，m+n次谐波也满足方向特性，通过对比进行选线。

4 接地选线方案实用性分析

早期的变电站接地选线，基本采用单一判据的比幅原理，也就是线路保护装置检测出零序电流值，在母线接地告警后通过人工对比选线，这种选线准确率较低，且受线路长短和对地分布电容大小的影响较大，多用于电磁式保护的变电站，已基本淘汰。现在的综合自动化变电站，基本都配置了接地选线功能，大多是基于比相比幅原理选线，部分变电站增加了独立的小电流接地选线装置，因各厂家采用的选线方式不同，也产生了不同的选线效果。下面对各种选线的实用性进行分析。

1)南瑞CAS2000型采用的10kV线路接地选线为比相比幅式，利用零序TA的监测值再加零序功率方向进行判别，然后进行人工试跳选线，虽然其选线功能对人工试跳有一定的参考作用，但其选线准确率还是较低，易受TA精度、线路长短等因素影响，且人工试跳增加了其他线路的停电时间，影响了供电可靠率，对无人值班变电站实际使用效果较差。

2)CAS2000E型在选线原理上没什么改变，只是动作方式上增加了选线试跳功能，并将接地选线试跳列入了重合闸不对应启动的判别条件，其设计理念是想在选线试跳不正确时启动重合闸，减少非故障线路的停电时间(标称2S)，理论上比较适合无人变电站，但实际使用中发现:选出的接地线路最终跳闸是由过电流保护启动的，这是因为当第一次试跳的线路不正确时，进行自动重合闸操作，这种操作在接地故障尚未消除时实际是在瞬间改变线路的对地分布电容，容易使故障点产生弧光接地和在非故障相上产生操作过电压、谐振过电压等，从而使单相接地故障演变成了两相接地短路，最终由过电流保护启动切除故障。

3)CAS2000E型为了便于架空线路零序TA的安装，在线路保护装置内部增加了二次零序TA装置，利用二次电流进行穿管检测零序电流，这种方式虽安装方便，但又在一定程度上增加了检测误差，最终导致了选线误差，所以在线路重合闸投入时，一般建议不投选线试跳功能，避免因选线误差引起的多次跳闸和重合，如果真想投必须将选线试跳出口改接到遥控分合闸出口上，这样才能闭锁重合闸。

4)CAS2000V型接地动作逻辑和设计思想方面与CAS2000E型完全一致，存在的问题也基本一致。

5)积成CAL200系列，线路的接地选线原理也是比相比幅式，和南瑞的相比少了接地选线试跳功能，其动作逻辑如下图所示:

图1 CAL200系列零序过流保护动作逻辑图

图2 接地选线动作逻辑图

其零序过流保护虽有跳闸开出，但其选线为单一判据的跳闸，且其前提条件必须是“故障线路自身的对地分布电容必须小于等于母线上所有线路的对地分布电容之和”，而线路对地分布电容与线路长短、电缆使用情况、运行方式、线路无功补偿情况等都有很大关系，所以在同一母线上有以上情况相差较大时其准确率较低，最好只发信不跳闸，通过人工综合判断其功率方向后进行试跳。

6)南瑞的ISA－300型，其技术相对成熟一些，在接地选线方面，控制较为灵活，考虑到了不接地系统和小电阻接地系统的不同设置，增加了选线试跳闭锁重合闸功能，再配置上奥祥XDL196型小电流接地选线装置，选线成功率提高了。

图3 ISA－300型零序过电流保护动作逻辑图

从其选线试跳动作过程看，其判据就是零序电压值达到动作值，试跳本线路，若零序电压恢复，则故障在本线路;若零序电压任然动作，则本线路未接地，这与其他的试跳功能没什么区别，但配上XDL196型小电流接地选线装置后，就可进行综合对比选线，然后根据选线装置选出的线路进行试跳，在多重判据下，提高了选线准确率，实用性较强，唯一不足的是奥祥XDL196对选出的结果只进行上报无硬接点开出，无法直接作用于跳闸，配置于无人值班变电站时增加了集控站的工作量和判别时间。

5 结束语

随着电子技术和通信技术的发展，出现了一些新的接地保护产品，如整合了比幅比相原理和谐波电流方向原理的接地选线装置、分支线路故障指示仪、智能型真空断路器和基于卫星通信系统的“来电并网”式智能配电网等等，在不断的完善着农村配电网系统。

［1］郝玉山，杨以涵.小电流接地选线的群体比幅比相原理［J］.电力情报，1994

［2］肖白，束洪春，高峰.小电流系统单相接地故障选线方法综述［J］.继电器，2001

［3］陈羽.利用暂态信息的小电流接地电网接地故障选线系统的研制［M］.北京:清华大学，2003.