小电流接地系统故障分析及处理

刘 剑

（国网陕西省咸阳市供电公司，陕西 咸阳712000）

0 引言

现阶段，随着我国电网“三集五大”改革的不断推进，各个地区基本上都建立了电力调度中心，在调度控制一体化的管理模式之下，接入电网自动化系统的受控站数量也明显增多，其中小电流接地系统分路的数量也越来越多。在这样庞大的小电流接地系统之中，可能产生的故障类型主要有单相接地故障和事故跳闸故障2种，故障发生几率要比大电流接地系统大得多，且造成的危害也大得多，同时其表现出了线路地域集中的特征。对于这些问题，我们必须要使用有效的手段来控制小电流接地系统的故障发生几率，这样才能够确保我国配电网高效稳定运行，确保供电的稳定性和安全性。一般来说，在区域内部电力系统中经常采用中性点接地方式，而中性点接地又可划分为2种不同类型，其一是中性点直接接地，其二是中性点间接接地。从现阶段国内低压配电网的运行情况来看，大多选择中性点不接地系统，即本文中所研究的小电流接地系统。

1 小电流接地系统故障带来的危害

当前世界上很多国家的配电网普遍选择中性点间接接地系统，因为当接地故障发生后，其经过接地点的电流较小，因此也称为小电流接地系统，主要可划分为中性点不接地系统、中性点经电阻接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。采取小电流接地系统具有以下优势：当产生单相接地故障后不会形成短路回路，而仅仅在系统内部形成较小的零序电流；三相线之间的电压仍旧处于对称状态，不会耽误系统的正常工作。这样一来就可以大大增强电力系统的供电稳定性，所以小电流接地方式也得到了普遍的运用。

小电流接地系统的跳闸故障和大电流接地系统相比，对系统的冲击较小，但是过于频繁的跳闸故障会影响更多的用户，对配电网的供电稳定性带来较大的影响。而小电流接地系统的单相接地故障发生后，虽然并不会直接导致跳闸，但是会让非故障相对地电压逐渐上升，有很大可能导致系统内部绝缘薄弱区域被击穿，从而产生短路。当单相接地故障发生后，就如同在接地点另外添加了一个零序电压源，这一电压源会朝各个线路输送零序电流。在故障区域所形成的电弧常常会导致设备损坏进而形成相间短路。在某些环境之下，还有可能发生串联谐振过电压，其数值往往会超过相电压的几倍，危害相当大。另外，在系统内部存在抵御短路能力不足的限制运行主变时，单相接地与跳闸故障常常会导致主变烧毁。

2 小电流接地系统故障分析及处理方法

2.1 小电流接地系统故障分析

大量相关资料显示，在目前国内小电流接地系统中存在的普遍问题主要是单相接地故障，单相接地故障的发生概率大约在整个小电流接地系统故障的80%左右。现阶段电力系统单相接地故障的发生原因主要是：单相接地事故产生后，接地相的电压会在很短的时间内下降到0，这样一来往往会造成一个非常严重的问题：按照电压平衡定律，电力系统相对应的非平衡相电压会在短时间内瞬间提升到正常状态下的1.7倍左右，在电压提升的状态下长时间运行就很容易导致电力系统对地连接薄弱处发生击穿，而若是整个系统都存在对地击穿的问题，那么会导致整个电网都发生短路，对电网内的各种设备设施造成损坏，另外还会形成弧光效应，可能引发火灾等更为严重的后果。

2.2 处理小电流接地系统故障的主要方法

我国对中性点非有效接地系统的相关研究相对于国外来说要更加广泛一点，下面笔者结合自身的实际工作经验以及对相关文献资料的研究，提出了几点处理小电流接地系统故障的方法：

（1）拉路或拉闸。如果电力系统内部发生接地相关的故障，我们可以让电力系统内部控制人员对各个线路进行拉闸限电，从而找出接地线路。拉路或拉闸属于一种相对落后的方法，但是从实际效果来说，这也算是一种有效性较高的人工故障清除方法，在现阶段的电路系统运行维护中依旧被很多电力人员所使用。然而，我们也必须了解这一方法的局限性，例如会减短断路器的寿命、对区域设备产生损害等。

（2）稳态信号测量分析法。这种方法通常是对接地信号的稳态特征图谱进行一系列的分析，其原理是当电力系统处于正常稳定运行状态下，由于内部三相高压电容具有非对称性质，因此在电网中性点常常会产生电压偏移的情况，如果接地点存在击穿现象，那么接地相电压就会发生变化，之后再通过稳态分析来实现小电流接地系统故障的预测功能。

（3）暂态信号测量分析法。该方法现阶段国内外很多专家学者都在研究，其原理一般是区域内的配电系统出现单相接地事故之后，往往会形成瞬间暂态电压和电流信号，我们对瞬间暂态电压和电流信号进行分析就能够很容易地找出导致故障发生的源线路。同时还有很多研究人员也试验了利用小波分析法来对暂态信号进行分析，从而找出小电流接地系统故障的特征。

（4）运用改进后的小波分析法来对故障行波特征进行分析。上文中已经提到，现阶段有很多研究人员 利用小波分析法来寻找故障行波特征，但是这种方法依旧有一定的缺陷，比如经常会受到外部电信号的影响，从而导致分析结果与实际存在偏差，无法准确找出故障线路的位置。我们可以对暂态电流信号矩阵实施S变换，确保测量点是暂态能量处于最大状态下时对应的点，之后再选取故障特征的频率序列，把出现次数最多的区域定为故障区域。这种方法与小波定位分析相比，其结果的准确率更高。而我国东南大学的研究人员提出了基于FTU反馈线路自动化特征的故障定位方法，也能够获得非常准确的分析结果。

（5）通过近似熵的算法对线路进行检测。如果电力系统内部存在小电流接地故障，我们可以在故障点两侧的检测点进行检测，往往能够捕获到这两点的暂态功率频率，经验证它们是相同的，因此在这一状态下二者熵值的大小也应该区域相等。利用这一检测方法，我们能够非常容易地对近似熵值的比例因子进行计算，之后将其和主控制站设计熵值的取值范围进行对比，就能够很容易地判断出故障发生区域。

3 结语

总之，有效控制小电流接地系统的故障发生几率是一项长期性、系统性的工作，我们只有对部分故障发生几率较高的线路进行一定的改造，才能够从本质上处理好这一问题。从当前国内外的研究现状来看，供电的安全可靠性已经成为各国普遍关注的焦点，因此我们应该更加深入地对小电流接地系统故障进行分析研究，不断改善现有的选线装置，从而让其可以快速地找到故障线路。同时，我们还可以通过利用接地线路查询系统、新型接地选线装置、做好变电站监控工作等方法，有效地对故障进行处理，从而保障电网的安全稳定运行。

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［2］郭清滔，吴田.小电流接地系统故障选线方法综述［J］.电力系统保护与控制，2010（2）

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