小电流接地选线系统的分析研究

李新洁（山东科技大学,山东 青岛 266590）



小电流接地选线系统的分析研究

李新洁
（山东科技大学,山东 青岛 266590）

摘 要：小电流接地方式和大电流接地系统相比，供电可靠性高，能保证运行维护人员的安全，在系统的过电压水平、系统绝缘水平、经济性等方面有诸多的优点，所以一直被广泛应用于我国的中、低压电网系统中。本文比较了目前几种不同的选线技术原理并设法得到较好的接地选线的解决方案，论述选线系统。

关键词：单相接地选线系统；小电流；分析研究

1 引言

1.1 背景

无论从工业、农业还是我们的日常生活来说，电力更是国民经济的命脉，是经济社会促进经济发展的基础，因此电力系统的供电可靠性就显得尤为重要，对连续、可靠的供电提出了更高的要求。采用小电流接地的运行方式就能很好的满足这些要求，由于小电流接地系统，当系统出现单相接地故障后，流经接地点的电流等于线路分布电容电流，接地电流数值较小。因此，称这种接地方式为小电流接地方式。它的优点非常明显，那就是发生单相接地故障后，系统仍能正常供电。因此，一旦出现系统的单相接地，不能长时间运行，一般只能运行2小时，所以必须尽快的找出故障点并消除，从而保证线路的正常运行。

在没有小电流接地选线装置以前，往往只能采取人工逐条拉路限电的方法找出接地线路，然后再采取人工巡线的方法来查找接地点，这种查找故障的方式必须对正常供电线路停电，从而造成了无谓的停电，大大降低了供电的可靠性。这显然不是我们所要看到的结果，基于此，电力系统就迫切需要小电流接地选线故障定位系统。

1.2 意义

小电流接地的单相接地故障停电给整个国民经济及人民生活造成的损失难以估量。可靠供电也是供电企业所担负的社会责任，是社会和谐稳定的基础，故障停电会极大的降低人们的生活质量。

2 系统原理对比分析

众所周知电力系统中性点接地方式分为：（1）直接接地；（2）不接地；（3）由电抗器接地。直接接地系统能有效防止单相接地时的过电压主要用在110kV及以上的电压等级的系统中；而后两种接地方式则用于绝缘余度相对较大的35kV及以下的电压等级的系统中，这种接地方式可以在单相接地故障发生时，不用立即切除故障点，可以继续供电，大大提高了供电可靠性。

然而当单相接地故障发生时，对系统依旧有一定影响，例如非故障相电压升高，系统产生较大的零序电流，故障点可能持续烧蚀。若不能及时的发现故障所在，供电可靠性就没有实质的提高，相反可能造成故障的扩大。

在遇到线路单相接地故障的传统做法是由值班员按变电所的试揿接地探索顺序试揿接地探索进行试拉线路，但随着用户对电能质量要求的提高和自动化技术的日新月异改进和提高，单相接地的自动选线技术孕育而生。本文比较几种不同的选线技术原理。

2.1 通过零序电流的大小来判别接地故障线路

相对于长线路来说较短的线路对地电容很小，所以正常运行时电容电流较小，当该线路发生接地故障时，其零序电流是非故障线路电容电流之和，两者的零序电流数值相差不大，所以自动装置难于区别甚至会发生误判断。若只有两条以上的线路运行则零序电流几乎一样而无法判断。

2.2 通过反应零序电流方向的接地保护原理

这种选线的原理是：利用接地故障发生时的故障出线电容电流流入，即零序电流滞后零序电压90度，非故障线路零序电流流出，即零序电流超前零序电压90度作为判据。可是如果检测到的零序电流很小，同时若接地故障是间歇性或瞬时性弧光接地，电流时有时无，相位测量更是无从谈起。所以基于这几个缺陷，导致依此原理设计的设备准确性和可靠性都不高。

2.3 “注入法”原理

该方法并不采集系统中发生单相接地的故障时的各个电气量，而是利用单相接地时电压下降的接地相，在故障相上人为的加入一个特殊信号电流，通过对于出线故障相的检测，探测该信号的通路来确定接地故障，从而进行选线。当系统出现单相接地时，注入信号电流由接地线路接地相流入接地点，即可以确定凡是有该信号的出线皆是故障线路。此方法不需要添加额外的一次设备，不对系统运行产生影响；动作可靠灵敏；但是该信号的选取在强度上和频率上需要有更多的考量，既要有足够的强度可以被探测到又要防止各出线间的互相感应，频率既要避开工频和谐波的干扰又要防止高频接地耦合时的较大衰减和窜入别的支路。

2.4 中性点接入电阻

在单相接地故障发生时，在系统中性点短时间接入一个电阻而后切除。可以在故障出线的故障相上产生额外的有功功率，从而判断出故障相。但是若接入电阻太大，额外的有功功率则较小，受系统影响较大且灵敏度低；若接入电阻太小，则在接入和切除时，电阻通过的电流很大需要考虑灭弧，对系统也有较大冲击。

2.5 五次谐波原理

利用系统中固有的高次谐波分量，基于消弧线圈的高阻抗对其和线路对地电容对其的低阻抗来避开消弧线圈对零序网的影响，但依旧存在（1）（2）两种原理中的一些不足，例如只有两条线路运行零序电流相等和非金属性接地方向不一判别的问题。

2.6 首半波原理

该原理是利用记录单相接地故障瞬间的暂态过程，通过故障相与非故障相首半波方向相反来判别。由于消弧线圈是感性原件在暂态过程中，其暂态电流可以忽略不计，故不受其影响。首半波原理比其它各类反映接地稳态量的原理灵敏度要高，对任何单相接地故障反应迅速。但是对于暂态量的测量，需要互感器有良好的暂态特性，有高速a/d转换和cpu性能。同样在只有两条线路运行时，需要别的判据来辅助选线。

3 结论

针对电力系统中存在的中低压系统单相接地选线准确性不高的难题，以及目前接地选线系统的原理进行了分析和比较，先进的小电流接地选线系统应具备以下功能：（1）具有良好的开放性和兼容性，采用计算机技术计算及软件编程方法，具备微机的所有功能，可直接运行PC机的各种应用软件；（2）具有自诊断功能，具备非常高的可靠性和稳定性，减少人工维护、运行的工作量；（3）更加人性化的人机交互功能，就地键盘、操作和显示功能；（4）装置具有故障定位测距功能，定位准确；（5）方便的远方数据查阅，具有数据远传功能。

参考文献：

[1]贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].中国电力出版社 ,1994.

[2]齐郑，杨以涵.中性点非有效接地系统单相接地选线技术分析[J].电力系统自动化,2004,28(14):l-5.

[3]支叶青.继电保护及自动装置[M].中国电力出版社,2010.

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