陳飛建

（興義供電局，貴州 興義 562400）

1 小電流接地系統(tǒng)的特征。當小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，各種中性點接地方式會表現(xiàn)出不同的故障特征:

1.1 不接地系統(tǒng)

（1）在發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。（2）在非故障相的元件上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的方向為由母線流向出線，即零序電流超前零序電壓90°。（3）在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和，數(shù)值一般較大，電容性無功功率的實際方向為由線路流向母線，即零序電壓超前零序電流90°。

1.2 經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

（1）當采用完全補償方式時，流經(jīng)故障線路和非故障線路的零序電流都是本身的電容電流，電容性無功功率的實際方向都是由母線流向出線。在這種情況下，利用穩(wěn)態(tài)零序電流的大小和功率方向都無法判斷出哪一條線路上發(fā)生了故障。（2）當采用過補償方式時，流經(jīng)故障線路的零序電流將大于本身的電容電流，而電容性無功功率的實際方向仍然是由母線流向線路，和非故障線路的方向一樣。在這種情況下，首先就不能用功率方向來判斷故障線路；其次由于過補償度不大，也很難利用零序電流大小的不同來找出故障線路。

1.3 經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)

（1）可以有效地抑制弧光接地過電壓。這對運行多年的、設(shè)備絕緣弱點較多的老電網(wǎng)，具有直配發(fā)電機的電網(wǎng)，或絕緣較低的電纜網(wǎng)絡(luò)，均有提高運行安全可靠性的明顯作用。（2）可以降低設(shè)備絕緣水平，提高經(jīng)濟效益。對于電纜、干式變壓器等投資較高的設(shè)備，降低絕緣水平的經(jīng)濟效益十分明顯。（3）運行方式靈活。為提高城市電網(wǎng)的供電可靠性，不少用電線路及用戶常由多路電源供電，在線路切換時，往往會改變系統(tǒng)的電容電流，如采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，會影響消弧線圈的調(diào)諧方式，而采用經(jīng)電阻接地方式，則無此弊病。（4）電壓和諧振過電壓等對設(shè)備的損害。

2 單相接地故障選線的難點

從小電流接地系統(tǒng)單相接地時與正常運行時狀態(tài)信息的區(qū)別來看，故障線路的判定似乎非常容易，然而事實并非如此，其原因主要有以下四點：

2.1 電流信號太小。小電流接地系統(tǒng)單相接地時產(chǎn)生的零序電流是系統(tǒng)電容電流，其大小與系統(tǒng)規(guī)模大小和線路類型（電纜或架空線）有關(guān)，數(shù)值甚小，經(jīng)中性點接入消弧線圈補償后，其數(shù)值更小，且消弧線圈的補償狀態(tài)（過補償、欠補償、完全補償）不同，接地基波電容電流的特點與無消弧線圈補償時相反或相同，對于有消弧線圈的小電流系統(tǒng)常采用5次諧波電流或零序電流有功功率方向檢測，而5次諧波電流遠遠小于零序電流。

2.2 干擾大、信噪比小。小電流接地系統(tǒng)中的干擾主要包括兩方面：一是在小電流接地系統(tǒng)單相接地保護裝置的裝設(shè)地點，電磁干擾大；二是由于負荷電流不平衡造成的零序電流和諧波電流較大，特別是當系統(tǒng)對地電容電流較小時，接地回路的零序電流和諧波電流甚至小于非接地回路的對應電流。

2.3 隨機因素影響的不確定。系統(tǒng)運行方式改變頻繁，造成系統(tǒng)出線的長度和數(shù)量頻繁改變，其電容電流和諧波電流也隨之頻繁改變；此外，母線電壓水平的高低、負荷電流的大小總在不斷地變化；故障點的接地電阻不確定等等。這些都造成了零序故障電容電流和零序諧波電流的不穩(wěn)定。

2.4 電容電流波形的不穩(wěn)定。小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障，常常是間歇性的不穩(wěn)定弧光接地，因而電容電流波形不穩(wěn)定，對應的諧波電流大小隨時在變化。

3 常用的幾種選線原理。以下為小電流接地系統(tǒng)單相接地選線目前常用的幾種判別原理，每種選線原理都有其自身的優(yōu)缺點，在小電流接地選線裝置應用中，往往需采取多種不同的選線原理、不同測量點的各種故障特征量進行融合處理，以消除干擾的影響，提高選線的準確性。

3.1 早期的單一判據(jù)原理。零序電流法是基于線路自身的電容電流可能大于系統(tǒng)中其它線路的電容電流之和這一特點；"功率方向"原理采用檢測零序電流功率方向來完成選線功能；首半波原理基于接地線路的相反的特點實現(xiàn)選擇性保護；利用5次或7次諧波電流的大小或方向構(gòu)成選擇性接地保護的諧波方向原理。

3.2 群體比幅比相原理。此種方法為多重判據(jù)，多重判據(jù)即為用二種及以上的原理為判據(jù)，增加可靠性和抗干擾能力，減少受系統(tǒng)運行方式、長短線、接地電阻的影響。

3.3 "注入法"原理。利用單相接地時原邊被短接，暫時處于不工作狀態(tài)的接地相PT人為地向系統(tǒng)注入一個特殊信號電流，用尋跡原理即通過檢測、跟蹤該信號的通路來實現(xiàn)接地故障選線。

3.4 注入變頻信號法。注入變頻信號法，其原理是根據(jù)故障后位移電壓大小的不同，然后監(jiān)視各出線上注入信號產(chǎn)生的零序電流功角、阻尼率的變化，比較各出線阻尼率的大小，再計及線路受潮及絕緣老化等因素可得出選線判據(jù)。

3.5 能量法。根據(jù)非故障的能量函數(shù)總是大于零，消弧線圈的能量函數(shù)與非故障線路極性相同，故障線路的能量函數(shù)總是小于零，并且其絕對值等于其它線路（包括消弧線圈）能量函數(shù)的總和的特征，提出方向判別和大小判別兩種接地選線方法。

3.6 負序電流選線原理。利用負序電流與零序電流比較的故障選線原理。由這種原理構(gòu)成的保護裝置具有不受弧光接地影響，抗過渡電阻能力強。負序電流與零序電流比較式接地保護具有自適應等優(yōu)點，但負序電流絕大部分由故障線路流向電源，非故障線路負序電流很小，方向準確測量困難，這就使得負序方向接地保護在實際保護配置中使用的可能性較小。

3.7 基于小波變換的接地選線原理。小波分析對暫態(tài)信號和微弱信號的變化較敏感，能可靠地提取出故障特征。小波變換的奇異性檢測及模極大值理論提出了實現(xiàn)故障啟動和選線方法。

3.8 模式識別和多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。用統(tǒng)計模式識別中基于最小錯誤的貝葉斯（BAYES）決策方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進行小電流接地選線。它將故障后各線路零序電流看作某類故障的一個模式，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練與學習來判斷故障模式，從而實現(xiàn)故障選線。

4 小電流接地選線系統(tǒng)應用中應注意的問題。①小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時,凡是對地有電容的線路都將有零序電流流過。②母線和某一線路都報出接地信號，應檢查故障線路的系統(tǒng)設(shè)備有無異常。③只報出母線接地信號，應檢查母線及連接設(shè)備、變壓器有無異常。如經(jīng)檢查，站內(nèi)設(shè)備無異常，則有可能是某一線路有故障，而其接地故障失靈，應用瞬停的方法，查明故障線路。對于重要用戶的線路，可以轉(zhuǎn)移負荷或者通知用戶做好準備后停電查找故障點。在某些情況下，系統(tǒng)的絕緣并沒有損壞，而是由于其它原因產(chǎn)生某些不對稱狀態(tài)，可能報出接地信號，此種接地稱為"虛幻接地"，應注意區(qū)分判斷。④尋找和處理單相接地故障時，應作好安全措施，保證人身安全。當設(shè)備發(fā)生接地時，室內(nèi)不得接近故障點4m以內(nèi)，室外不得接近故障點8m以內(nèi)，進入上述范圍的工作人員必須穿絕緣靴，戴絕緣手套，使用專用工具。⑤若電壓互感器高壓側(cè)熔斷件熔斷，不得用普通熔斷件代替。必須用額定電流為0.5A裝填有石英砂的瓷管熔斷器，這種熔斷器有良好的滅弧性能和較大的斷流容量，具有限制短路電流的作用。⑥處理接地故障時，禁止停用消弧線圈。若消弧線圈溫升超過規(guī)定時，可在接地相上先作人工接地，消除接地點后，再停用消弧線圈。

結(jié)語。隨著小電流接地判據(jù)理論與算法的不斷發(fā)展,不斷更新技術(shù)、設(shè)備以提高系統(tǒng)安全性。同時，還要提高設(shè)備檢修人員的技術(shù)水平，積極改善設(shè)備的運行條件，加強設(shè)備的檢修、維護管理，提高設(shè)備的絕緣水平。