小电流接地故障准确性判别在煤矿供电系统的应用

卢灿燏

（焦煤集团供电处）

小电流接地故障准确性判别在煤矿供电系统的应用

卢灿燏

（焦煤集团供电处）

为了提高煤矿供电系统供电的可靠性，通过对小电流接地装置不能正确选线原因的分析，提出提高故障选线准确性的实施方案，实践应用表明该方案切实可靠。

供电；小电流；接地；选线；零序

0 引言

在焦煤集团自供电网系统中，35kV以下电压等级的系统一般采用小电流接地方式，包含中性点不直接接地系统或经消弧线圈接地及经电阻接地这几种方式，其优点是当线路发生单相接地时，故障线路不需要立即停电，供电可靠性较高。电力系统安全运行规程中规定，线路在接地故障发生后，最多还可以运行2h，但是为了避免扩大事故范围，必须尽快查找到接地故障点，消除接地故障，以免因为系统正常相对地电压长时间升高而发展为多相接地短路，损害设备绝缘，且如果不能及时处理接地故障，将有可能形成两相短路，系统则会因弧光放电造成过电压，影响安全运行。

1 形成背景

从2002年至今焦煤公司变电站综自系统改造已改造了37所变电站，新建7所变电站。对整个系统的运行及故障情况进行统计，发现单相接地故障发生的次数较多。当发生单相接地故障时，值班人员就采用分段轮流拉闸搜巡，若是单母线则只能逐条试拉，直到拉出接地线路后，再通知分管线路班组进行巡线，这样不仅影响了用户的供电质量，也给值班人员带来频繁的操作，同时给一些不能停电的重要用户（医院、学校、政府机关、煤矿等）带来重大经济损失，特别是煤矿供电，在采取试拉路时要提前半小时通知煤矿用户做好人员撤离现场准备，有些煤矿工人嫌麻烦就暂时留在矿井等待送电，可是，如果在试拉开关时出现开关故障不能在短时间内恢复送电，矿井内空气流通受阻，将会造成人员窒息死亡发生，不利于配电系统安全运行，给矿井的安全生产带来很大隐患。因此，对发生单相接地故障的电力线路进行科学准确的在线选测与定位，改变传统的轮流拉闸选择的处理方法，把因接地而影响正常供电的范围压缩到最低限度，已成为亟待解决的问题。

2 小电流接地选线装置的应用

近年来随着综合自动化设备在供电系统中的应用，为了迅速发现并消除接地故障，采用了微机小电流系统接地选线装置，当发生单相接地故障后可以直接判断出故障点所在的线路。例如位村变电站、罗庄变电站、小马变电站、演马变电站等，都改造了小电流接地系统。微机小电流系统接地选线装置采用山西合创WXJ196型，装置能够实时检测出所有在线的PT开口三角电压（即母线零序电压），以及各段母线出线的零序电流，通过比较零序电压的大小、零序电流的大小及各量之间的相位关系来判断接地线路。当装置检测到某一段母线上产生的零序电压大于装置设置的故障启动电压时，随即检测此段母线上所有出线零序电流值的大小，从中选择出最大的零序电流，并与其他零序电流作比较，检测其相应的大小关系，再通过相位关系比较，判断出发生接地故障的线路或母线。

小电流接地选线装置运行半年后，位村变电站配电工反映小电流接地不报警的情况，随后演马矿、小马变电站也发生类似情况。可见保护装置投入运行在系统发生接地后，并不能及时正确地选出接地线路，安装的微机小电流接地选线装置如同虚设。针对这一情况工作人员分析查找误动原因，最后发现主要原因是矿上电工零序互感器安装错误，并精心改进，使小电流接地选线装置能正确判断故障线路。

3 实施方法

3.1 零序电流互感器安装改进

由于该保护装置是利用零序电流互感器（多为电缆出线）构成的接地保护装置，当电网发生接地故障时，故障电流不仅可能经大地流动，而且也经电缆导电外皮和铠装流动。电缆终端头在穿过零序电流互感器后，互感器和电缆头的接地线之间的相对位置错误，有些接地线应该穿过互感器但没有穿过，有些接地线不该穿过互感器反而穿过了，从而造成发生接地故障后小电流接地选线动作不正确。因此，当互感器位于接地线之下时，接地线必须顺着电缆穿过互感器后在线路侧接地，互感器位于接地线之上时，接地线则直接在线路侧接地，不需要穿过互感器，避免形成短路环。同时还应注意固定电缆的卡子与电缆的钢铠带之间必须绝缘，接地线也必须与固定电缆的卡子绝缘，如下图所示。

图 零序互感器安装图

由于电缆终端头做得比较大，造成零序电流互感器磁路不闭合。电缆头如过大则会造成互感器套不上去，有的电缆终端头其三芯分开处较粗，超出互感器内径，使得互感器开口处闭合不严，从而造成互感器磁路不闭合，接地选线工作无法正常进行。因此，在选用互感器时应保证其内径大于电缆终端头外径。

3.2 零序互感器变比改进

在位村变电站对零序互感器变比进行检测，互感器变比为100/1。零序互感器变比过大，极性错误也是导致小电流接地选线装置误判断的一个原因，因此将零序互感器更换为50/1或30/1的零序互感器，使零序互感器变比大小、极性符合选线装置要求。

经过以上方案的实施改进，在演马矿、小马变电站、罗庄变电站进行调试试验，都能准确快速地判断出故障出线开关。如今所有变电站的小电流接地选线装置均能可靠地动作，并能正确判断故障线路，及时排除故障，恢复设备运行。

4 结束语

微机小电流接地故障的准确判别，使得查找处理单相接地故障更加安全、快捷，并能迅速确定系统接地点，消除单相接地故障对系统安全运行的影响，缩短了拉闸停电时间，降低了对电缆绝缘的破坏，有效预防了扩大事故的发生，降低了线路故障巡线的劳动强度，同时对非故障用户停电次数大大减少，提高了煤矿供电的可靠性。

（2016-07-11）