范春燕

(國家電網(wǎng)忻州供電公司,山西忻州 034000)

小電流接地故障定位方法及其應用研究

范春燕

(國家電網(wǎng)忻州供電公司,山西忻州 034000)

首先,本文對小電流接地故障進行了概述,指出其發(fā)生特點及傳統(tǒng)應對措施的缺陷;然后,對應用微機進行接地故障檢測的方法進行了探討,分別對微機應用前提下的不同檢測方案的設計進行分析;接下來,又對中性點經(jīng)消弧線圈接地的單相接地故障檢測方法進行了探討,并從小電流接地系統(tǒng)下零序電壓及電流的特點及接地檢測方案兩個方面進行分析總結。

小電流 接地故障 故障定位

小電流接地系統(tǒng)在突發(fā)故障情況之時，其產(chǎn)生的故障電流較小，因此無需啟動保護裝置來應急處理，且能夠支持系統(tǒng)帶故障運行1至2小時，這無疑增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。但同時，在系統(tǒng)容量不斷加大、饋線增多的前提下，使系統(tǒng)內的電容電流增加到較大的程度。如果此時發(fā)生系統(tǒng)故障，且在故障為被妥善解決的條件下持續(xù)運行的時間過長，就會對設備造成破壞，給系統(tǒng)安全帶來威脅。

1 小電流接地故障概述

在我國的配電網(wǎng)運行中，主要應用的是中性點不接地及經(jīng)消弧線圈接地方案兩種。對于35kv的配電網(wǎng)而言，如果發(fā)生了單相接地故障，經(jīng)過故障區(qū)域的零序電容電流達到10A或以上時，則10kv電網(wǎng)大于10A；如果3-6kv電網(wǎng)超出了30A，就應采取經(jīng)消弧線圈接地方案。

相對來說，小電流接地系統(tǒng)的故障損失不算特別嚴重，且能在故障發(fā)生后繼續(xù)維持2小時左右，但如果不及時進行妥善處理而任其長時間以非正常狀態(tài)運行，仍會造成設備的損傷[1]。因此，小電流接地故障發(fā)生后，首先應進行的就是故障地點的定位，從而防止事態(tài)的擴大。故障地點的檢測方法較多，應用歷史較長的有利用二次側接成開口三角形的三相五芯電壓傳感器完成檢測。一旦故障發(fā)生，開口三角形一端就會產(chǎn)生接近10v的零序電壓，觸發(fā)過電壓續(xù)電器的啟動，從而使中央信號回路的預警鈴聲和光字牌開始工作，這樣來對配電網(wǎng)中發(fā)生的接地故障進行提示。

2 應用微機進行接地故障檢測

在微機系統(tǒng)的應用條件下，傳統(tǒng)的順序拉合閘方案仍保有一定的應用余地。微機用來對零序電壓實施監(jiān)控，監(jiān)控若發(fā)現(xiàn)接地故障的發(fā)生，零序電壓開始上升，微機就會自動發(fā)出指令使一回線路的開關跳開；若發(fā)現(xiàn)零序電壓消失，則會將開關再次閉合，然后跳開另一回路的線路開關。因此可知，在零序電壓消失的情況下，對接地線路的判斷比較容易進行。但應看到的是，這種實施方案雖然在智能化操作方面取得了較大進步，但本質上卻是手動切換線路的信息化升級版本，無法很好地解決供電暫時中斷及開關性能的維護問題，因此還應探索更為理想的操作方案。

根據(jù)對故障發(fā)生條件和具體情況的分析，目前比較適用的微機檢測方案可歸納為兩種。一種是以零序電流的大小為檢測依據(jù)，另一種是以零序功率的方向為檢測依據(jù)。其中，后一種方案在靈敏度及適用范圍上都優(yōu)于前者，對線路多或線路少的故障情況的處理方面都更為可靠[2]。在應用了零序功率方向的檢測方案時，微機會對母線及各個回路的零序電流做出檢測。如果零序電壓低于設定值，則說明系統(tǒng)當前處于正常工作狀態(tài)；反之則表示系統(tǒng)出現(xiàn)了接地故障。微機在發(fā)出接地指示信號的同時，還會計算出各回出線的零序無功功率，并從中發(fā)現(xiàn)零序無功功率遲滯于其他線路的異常線路，也就是發(fā)生故障的線路。從而完成了對故障的定位。另外，微機檢測法還可利用多種其他因素的數(shù)值來進行判斷，如其中一條線路的基波零序電流增幅等等。

3 中性點經(jīng)消弧線圈接地的單相接地故障檢測

3.1 小電流接地系統(tǒng)下零序電壓及電流的特點

如果配電網(wǎng)當前的電容電流高于上限，系統(tǒng)的中性點需要經(jīng)消弧線圈來接地，防止其產(chǎn)生穩(wěn)定性極差的電弧，并進而在配電網(wǎng)中出現(xiàn)電弧接地過電壓的情況。目前，自動化的跟蹤補償式消弧線圈正逐漸普及開來，大有取代傳統(tǒng)手動調匝式的消弧線圈的趨勢。由于流經(jīng)消弧線圈的電流能夠為接地用的電流提供有效的補償，從而降低接地電流的需求量[3]。這樣就可從補償能力的角度將其分為三種模式，包括完全補償、欠補償以及過補償，其中過補償應用較多。根據(jù)上述分析，從中可推導出中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)單相接地故障時的幾大結論:第一，無故障線路的零序電流較之零序電壓更為超前，其電流大小與所在線路的充電電流相當；第二，故障點的零序電流與系統(tǒng)內其他無故障線路的總充電電流及消弧線圈的補償電流的總和持平，且相位與補償度有較大關聯(lián)。

3.2 接地檢測方案

經(jīng)過大量的實踐調查，我們發(fā)現(xiàn)在發(fā)生小電流接地故障時，其電源電動勢中存有高次諧波分量及負荷上的非線性，因而導致接地故障的電流里的諧波成分較高，而以5次諧波的比例最大。在經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)下，消弧線圈對5次諧波分量的感抗遠大于基波分量，而同時線路電容對諧波分量的容抗則比基波分量小得多，因此可以判斷消弧線圈對5次諧波電流容量不具備任何補償作用。

4 結語

本文通過對小電流接地故障定位方法及其應用進行分析，指出小電流接地故障的特點及相應的應對方法，概述了小電流接地故障的發(fā)生情況及危害，從而提出了兩種有效的故障檢測手段，即應用微機進行接地故障檢測和中性點經(jīng)消弧線圈接地的單相接地故障檢測，并分別論述了其各自的優(yōu)點和適用性。

[1]司春旺,宋家驊,林慶海,程曉磊.D-S證據(jù)理論在小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線中的應用[J].電力科學與工程,2012,15(04):179-180.

[2]湯穎蘭.小電流接地系統(tǒng)無時限速斷保護應用中常見問題及對策[J].中國科技信息,2010,12(18):265-266.

[3]金小兵,程全.小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法分析與探討[J].黑龍江科技信息,2014,10(13):392-393.