电网小电流接地系统中常见故障及处理探讨

吴洪雨

摘 要 近些年来，我国供电系统工作人員已经针对35kV及以下小电流接地系统常见故障问题积累了一些处理经验，具备了一定的故障原因分析能力，使供电质量获得了一定程度的提升。但是，在今后的工作中，仍需要针对小电流接地系统常见故障问题的处理方法进行更加深入的研究与分析，提出更加高效科学的故障处理措施。本文围绕着这一课程进行了专项研究，并提出了几点措施建议。

关键词 电网；小电流接地系统；常见故障；处理措施

对于电网小电流接地系统来说，其最大的优点在于当系统，发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h，这也是小电流接地系统的最大优点。

1 电网小电流接地系统常见故障问题

从我国当前的电网发展情况来说，在小电流接地系统中存在着大量的单相接地故障。据相关调查数据显示，单相接地故障在小电流接地系统故障问题占比高达80%左右。首先，当单相接地故障发生后，接地相的电压会迅速下降至0。这样一来，就会造成一个非常严重后果，即：依据电压平衡定律，当接地相的电压会迅速下降至0时，电网中相对应的非平衡相电压会迅速提升至正常值的1.732倍，还可能使电压互感器铁心严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁，同时弧光接地还会引起全系统过电压。如果电网在这种电压提升的状态下运行时间过长，电力系统中的对地连接薄弱处则极易被击穿，会引发短路，从而使电网内的各种供电设备受到损坏，除此之外，还会产生一种弧光效应，最终引发火灾等严重后果[1]。

2 电网小电流接地系统常见故障问题的处理方法

2.1 拉路或拉闸

如果在电力系统内部发生了接地故障，工作人员首先要考虑对线路进行拉闸限电，这样可以快速找到发生接地故障的回路。但是，这种拉路或者拉闸的方法属于一种相对落后的处理方法，但从实际的应用效果来看，这同样是一种非常有效的人工故障处理方法。因此，拉路或拉闸方法在小电流接地故障中仍具有很高的应用率。但是，工作人员必须掌握这种处理方法的局限性，不能够迅速查找故障回路、仅适用与对供电回路比较少的相对不重要的回路、影响断路器使用寿命。

2.2 稳态信号测量分析法

在使用稳态信号测量分析法时，需要对接地信号的稳态特征图谱进行一系列的分析。其工作原理为：在电网处于稳定运行状态下，其内部三相高压电容存在非对称的特点。这样一来，就在电网中性点常常会产生电压偏移的情况，一旦绝缘发生击穿现象，那么接地相电压也会相应地发生一些变化；此后，再通过稳态分析，使小电流接地系统故障的预测功能得以实现。

2.3 暂态信号测量分析法

现阶段，国内外很多专家学者都在针对暂态信号测量分析法进行分析研究。其工作原理为：当区域内的配电系统出现单相接地事故后，就会形成瞬间暂态电压以及电流信号。通常情况下，对这种瞬间暂态电压和电流信号进行分析，就会找到发生故障的源线路。此外，还有一些研究人员利用小波分析法对暂态信号进行了研究分析，总结出了小电流接地系统故障的主要特征，进一步提升了此类故障问题的处理效率。

2.4 小波分析法

现阶段有很多研究人员对小波分析法进行分析研究，从而确定接地故障的行波特征。但是，这种方法的应用仍然存在一定的缺陷问题，比如容易受到外部电信号的影响，导致分析结果与实际情况之间存在一定的偏差，从而无法找出故障问题的准确位置。科研人员对暂态电流信号矩阵实施S变换，确保测量点的暂态能量处在最大状态下的对应点，之后再选取与之相匹配的故障特征频率序列，出现次数最多的区域即可确定为故障区域。这种方法具有较高的准确率，因此具有较强的研究价值。我国东南大学的研究人员就基于这一方法，提出了FTU反馈线路自动化特征故障定位法，并且取得了非常准确的分析结果。

2.5 通过近似熵的算法对故障线路进行检测

如果电力系统内部发生了小电流接地故障，工作人员可以先确定故障点两侧的检测点，以此为中心点开展检测工作。通过这种方法，可以捕获到这两点的暂态功率频率，相关经验证明，它们检测结果是相同的。从理论上看，在这种状态下，二者的熵值大小也应该相等。通过这种检测方法，工作人员可以非常容易地对近似熵值的比例因子进行计算，之后再对其和主控制站设计熵值的取值范围进行对比分析，从而非常轻松并且准确地判断出故障的发生区域。

2.6 主动干预型消弧选线装置

针对中压供配电系统中电网规模扩大，稳态电容电流增加25～30倍，高频振荡电流（300～3000Hz）的幅值提高数十倍甚至几十倍，而且弧道特别短，时间长，因此线路中一旦出现单相弧光接地，电弧对故障点释放的能量以几何级增加，势必造成绝缘破坏，设备损伤等问题。同时由于高频电流的大幅增加，接地电弧高频过零点熄灭，形成电压的叠加，导致非故障相的弧光接地过电压高达相电压的4～7倍，很快在其绝缘薄弱点再次击穿，形成两相异地短路事故，轻则造成开关跳闸和电缆放炮，严重时会造成更大的事故。目前先进技术采用主动干预型消弧选线装置，当系统发生单相接地故障时，则在20ms左右控制故障相接地开关合闸，将故障相直接接地，熄灭接地电弧，并将弧光接地过电压限制在线电压的水平，控制故障的发展。选用最大增量原理的小电流选线模块，根据电弧熄灭前后各条线路零序电流的变化，快速准确地选出故障线路。

3 结束语

要想提高对小电流接地系统的单项接地故障的判断的迅速性、准确性，并非一朝一夕的事情，而是需要一个长期的过程。要想尽早实现这一目标，更有必要针对小电流接地系统故障后系统参数变化及处理方法进行全面的研究与分析，改善现有的选线装置，优化其处理措施，从而使工作人员快速找到故障位置，使电网的安全可靠性得到充分保障。

参考文献

[1] 高俊青，李题印，胡晓琴，等.主动配电网单相接地故障定位方法[J].通信电源技术，2019，（01）：124-126.