电力配电网单相接地故障选线技术的发展

叶 青 平静洋 崔 凯 陈炳杰

（国网河南省电力公司洛阳供电公司 河南洛阳 471000）

1 引言

伴随着工业，农业和城市建设的快速发展，城市电网的大容量负荷和城网电缆化建设，不仅增加了每个站的出现量，不能自动熄灭的因弧光导致产生相间短路和不断增多的间歇性的过电压故障，为了提高供电网的稳定性，现代电网建设基本改为谐振接地等方式。

2 故障选线的策略

根据信号利用的稳态或暂态的分量来故障选线，基本分为暂态选线和稳态选线2大类。增量残留费，信号注入法，中电阻等方法都属于稳态选线，但暂态法是暂态选线。根据来源的信号划分，选线方法又能分为被动式选线和主动式选线，但是需要安装特定的设备才能进行主动式选线或者其他设备帮助，系统运行的状态改变一次来合理利用他产生的附加信号，实现选线还可以向系统输入专用信号；不需要任何就可以被动选线只需要系统产生的新信号就可以实现选线。

2.1 信号注入法

在系统发生故障的时候，处于空闲状态的接地电互感器压的输出为0，通过该传感器向系统藕和一的电信号，这种电信号可以沿着母线或者故障线的接地流动，在经过大地或者故障点的时候返回，这样就可以根据信号的返回路线找到故障线路和故障点。为了保证各次谐波分量以及工频分量的干扰，需要在各次谐波之间选择合适的频率注入信号。在早期的时候，选择故障线路通常使用便携式信号探测装置，这不仅费时而且还费力更容易被电厂的强磁环境干扰。所以后来使用分散采集信号来集中处理，这虽然可以自动选择电路，但是需要把专用信号传感器安装在每条线路的出口处。后来科学家在以注入单频信号的基础上提出注入变频信号，而且还根据中性电压在故障后的大小选择合适的注入电流通过消弧线圈t v以及故障相t v。这种方法在高电阻接地故障中的表现相对较好。

2.2 增量残留法

手动调谐消弧圈在谐振接地系统中已经被自动调谐消弧圈逐步取代了。发生接地故障的时候，处于最佳补偿状态下的自动调谐消弧圈对故障熄弧有非常重大的帮助。通过自动调谐线圈在改变补偿度时观察各个出线路的电流变化情况选择正确的故障线路就是增量残留法。在接地故障连续时间大于阀值的时候，就可以认为这个接地故障是永久的。所以可以在这时候把消弧线圈的补偿电流改变一下。在金属性接地故障的时候，电流的变化仅仅能够在故障电路中表现出来。但是对于有过度电阻的故障，每条出线电流都会有不同的变化，但是最大的变化还是故障电路，所以可以根据这方面确定故障电路。在当代，很多自动调谐的消弧线圈都可以完成增量残留选线。考虑到消弧线圈带负荷调谐的制约会影响到系统安全，所以改变较小量的故障点残留电流。一般在8A左右。而且根据不同的方式调谐消弧线圈，改变残留的时间通常在几秒或几分钟之间。为了避免因为带负荷直接调谐会给消弧线圈带来损伤以及冲击，可以把消弧线圈串联或并联电阻或电感。

2.3 中电阻法

并联一个电阻在消弧线圈通过开关，如果发生瞬时性接地故障的时候，不投入电阻；如果接地故障是永久性的，投入电阻就要推迟一段时间，有功电流在这个电阻产生仅通过故障电路，可以根据这个原理实现选线。但是需要特别关注的是，电流变化在金属性接地故障的时候仅仅表现为线路零性序电流变化，如果过度电阻存在于故障点，虽然电流在各个出线零序都有表现，但是故障线路还是最大。不同的电压等级，不同的厂家都会选择不同的电阻，阻值也不会相同，所以他们产生的电流也不会相同，所以立即切除电阻在选线结束的时候。从根本来说，增量残留法和中电阻法基本是相同的选线方法，它们主要的区别是前者的附加电流远远小于中电阻法产生的电流，在某种方面，系统中点性接电方式已经被改变了。

2.4 暂态法

在基于线路分布参数的各种电力接地故障的模型中深入研究了故障暂态特征，发现了直流分量的故障，首次在所有的串联谐振频率间的所有频段内全部线路阻抗都会显示抗容性，这全部可以等价于集中参数的电容。证明了SFB内包括了暂态零序电流的很多能量而且故障线路的幅值比较大，流向和极性与完好线路完全相反，根据这个原理可以正确找出故障电路。在SBF外，没有统分布规律的暂态信号，对选线有严重干扰作用，所以一定要剔除。除此之外，情况比较复杂的监测系统运行状况会严重影响监测结果。

3 每种选线的特点分析

不管选择哪种选线原理，都必须有一个核心原件在选线装置中，把所需信号的处理，采集，计算并及时记录选线结果以及各种情况等主要功能。被动式选线的核心单元是暂态选线装置。中电阻法和注入法不仅仅有核心单元装置，还要附加其它的中电阻和专用的信号注入设施。

3.1 选线的稳定性

在一定条件的外界干扰下，每一种的检测方法的可靠性都和它使用的信息量有关。使用的信息量越多，就会有越大的信噪比，就会有越高的检测稳定性。在同一个时间段里，信号的幅值利用越大，就会有越高的可靠性。从另一方面来说，越长时间的利用信号，例如，选线重复，就会有越高的稳定性。

因为远态分量远小于故障电流的暂态分量。但是信号注入法，增量残留法，中电阻法可以重复选线，所以对接地故障的稳定性用这几种选线都有很高的满意稳定性。

对于间歇性接地，弧光接地等故障，因为不稳定的故障点，就会频繁破坏稳态信号从而使稳态选线的可靠性被降低了。尤其是高阻接地故障，每种选线的稳定性都会有显著的下降。

3.2 安全性能

安全性能在选线装置方面主要有两方面。一方面体现在选线装置在正常工作的时候不会危害其他设备和不损坏一次性系统，另一方面，表现在装置的自身安全，发生事故时不扩大事故范围或者不发生任何事故。

除了核心装置外，主动式选线的方法还需要其他设备辅助或者安装专用设备。比如注入信号设备，并联消弧线圈的中电阻和把消弧线圈的补偿度改变一等下.通过这些附加操作或者附加设备可以进一步增加系统的安全性。很多主动性选线的方法都加入了故障电流的故障点，尤其是中电阻选线的方法增加了数十倍安培的电流。虽然只有较短的时间增加电流，但是也与把故障电流减小来保障自动熄弧的原则相违背，这把故障点的破坏程度加大了，尤其还会引发电缆的两相短路和更为严重的故障。

4 结语

谐振接地系统在配网中的单相接地故障选线原理有很大差异，设计装置，操作方式也有很大不同，所以对用户使用的要求和现场工程安装也有很大的差异，但是设计装置能够满足大部分的现场需求。可是要注意不管采取哪一种选线方法都要确保信号的准确性，比如零序互感电流的统一型号问题和极性一致的问题。