陳劍

摘 要：小電流接地系統(tǒng)能較好地提高供電可靠性，在我國中低壓配電網(wǎng)中具有廣泛的應(yīng)用，但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的幾率很高，如果沒有及時(shí)地排除故障線路，就會影響供電系統(tǒng)的安全。文章在小電流接地系統(tǒng)單相接地故障特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前常用的選線方法，提出了一種基于模糊理論的多判斷依據(jù)綜合選線方法，希望能給實(shí)際工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng)；故障選線

中圖分類號：TM713 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）18-0107-02

小電流接地系統(tǒng)就是中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，包括了中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)以及經(jīng)高阻接地系統(tǒng)。由于技術(shù)水平等因素的影響，不同國家在電網(wǎng)建設(shè)中對中性點(diǎn)的處理方式具有很大差異。

在我國的3～66 kV中低壓配電網(wǎng)中，通常采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或者經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在電網(wǎng)系統(tǒng)故障中，單相接地的故障所占比例最高，達(dá)80%以上，而在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地故障的發(fā)生，不會形成短回路，三相線依然可以繼續(xù)供電，但是隨著電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，由于沒有可靠的選線方法，小電流接地系統(tǒng)單相接地故障越來越復(fù)雜，而現(xiàn)有的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，無法定位小電流接地故障，因而影響了小電流接地系統(tǒng)的使用。

1 小電流接地系統(tǒng)單相接地的故障特征

1.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障

在現(xiàn)有的配電網(wǎng)系統(tǒng)中，電源的三相電動勢相同，而電網(wǎng)的線電壓為電源兩相電動勢的差。

在日常運(yùn)行中，每條線路與大地之間的電容一樣，中性點(diǎn)沒有電壓，當(dāng)單相接地故障發(fā)生時(shí)，三相與大地之間通路的對稱性被打破，中性點(diǎn)的電位會發(fā)生變化，使沒有接地的兩相電壓值升高。

在單相金屬性接地故障時(shí)，該相與大地直接連通，電壓變?yōu)?，而中性點(diǎn)的電壓成為相電壓，其余兩項(xiàng)電壓變?yōu)樵瓉砀柕娜?，?dǎo)致配電網(wǎng)中出現(xiàn)零序電壓。

1.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障

由于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)會產(chǎn)生電流，如果這個(gè)電流很大，就可能會引起弧光過電壓，導(dǎo)致其余兩相對地電壓變大，促使導(dǎo)線外表的絕緣層損壞，造成多點(diǎn)接地故障，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致大面積的停電事故。如果在中性點(diǎn)加入電感線圈，那么在發(fā)生單相接地故障時(shí)，就可以抵消接地點(diǎn)的電容電流，降低多點(diǎn)接地事故的出現(xiàn)，但是消弧線圈的使用會改變故障線路零序電流的方向和大小。

為了解決這個(gè)問題，人們提出了全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、過補(bǔ)償三種方式，由于全補(bǔ)償會導(dǎo)致電源中性點(diǎn)電壓變高，損害設(shè)備的絕緣層，目前應(yīng)用得很少；欠補(bǔ)償會影響線路的檢修等工作，應(yīng)用也比較少；大多數(shù)配電網(wǎng)的建設(shè)中，都會采用過補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

2 現(xiàn)有小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的選線方法

2.1 零序電流比較法

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障元件中的零序電流，在數(shù)值上與全系統(tǒng)非故障元件的對地電流相同，因此故障線路上的零序電流最大，而且與沒有故障的零序電流方向不同，這樣通過比較零序電流的幅值和相位，很快就能發(fā)現(xiàn)故障。在實(shí)際的應(yīng)用中，諧振接地系統(tǒng)中的消弧線圈，能夠補(bǔ)償零序電流，因此該方法無法發(fā)揮作用，此外零序電流比較法還會受到線路長短、電流互感器不平衡電流和過渡電阻等影響。

2.2 諧波法

受到實(shí)際因素的影響，大多電氣設(shè)備都是非線性的，使得故障電流中會存在諧波。大量的實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，故障電流中以五次諧波分量為主，由于諧振接地系統(tǒng)中的消弧線圈會按照基波整定，對五次諧波的影響很小，可以忽略不計(jì)，因此在小電流接地系統(tǒng)和諧振接地系統(tǒng)中的五次諧波分量相同，如果利用電流的幅值和相位進(jìn)行比較，就能夠很好的解決選線問題。在實(shí)際的使用過程中，單相接地故障產(chǎn)生的諧波，受到諧波源、故障位置等因素影響較大，通常情況下，故障電流中的諧波很少，而且極其不穩(wěn)定，導(dǎo)致檢測的靈敏度較低，應(yīng)用的效果較差。

2.3 能量法

經(jīng)過接地后零序電流和電壓構(gòu)成能量函數(shù)，可以得出沒有發(fā)生故障線路的能量總是在0以上，而消弧線圈的能量函數(shù)，和沒有故障線路類似，因此配電網(wǎng)中沒有故障線路的能量，都是由故障線路傳遞出去的，導(dǎo)致故障線路的能量總是在0以下。這樣比較能量函數(shù)的大小和方向，就能夠判斷具體接地的線路，電網(wǎng)在實(shí)際的運(yùn)行中，零序能量函數(shù)包括電感和電容能量，兩者之間會不斷地進(jìn)行交換，使得能量函數(shù)與故障產(chǎn)生的能量不符，影響能量法應(yīng)用的效果。

2.4 有功分量法

由于故障電流中有有功分量，沒有故障線路中的有功分量，都是從故障點(diǎn)返回的，這樣利用線路中的有功分量的大小和方向，就能夠選出故障的線路。從某種意義上來說，這種方法是零序功率方法的變形，將原來的零序電流和電壓比向范圍，從90 ？觷增加到了180 ？觷，為選線提供了有效保障。但在實(shí)際的檢測中，沒有故障線路和消弧線圈產(chǎn)生的有功分量很小，加上間歇性接地故障等影響，有功分量法沒有足夠的可靠性。

2.5 殘流增量法

在實(shí)際的配電網(wǎng)系統(tǒng)中，自動調(diào)諧消弧線圈應(yīng)用得越來越多，在發(fā)生接地故障后，可以自動調(diào)節(jié)到最佳補(bǔ)償狀態(tài)，促進(jìn)故障熄弧，殘流增量法就是利用這種補(bǔ)償度的改變，選擇出發(fā)生故障的線路，但是這種方法受到間歇性接地故障和弧光接地故障的影響很大，在面對復(fù)雜的故障時(shí)可靠性不夠。

3 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線解決措施

通過分析現(xiàn)有小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法發(fā)現(xiàn)，目前使用的方法都存在一定的局限性，使得選線結(jié)果沒有足夠的可靠性，要想很好地解決這個(gè)問題，最佳的方法是結(jié)合多種選線方法，對選線進(jìn)行綜合性的判斷，發(fā)揮不同選線方法的優(yōu)勢，增加正確選線的故障范圍，提高選線結(jié)果的準(zhǔn)確性。在實(shí)際的應(yīng)用中，每種選線方法的使用都有前提條件，在某些特定的條件下，一種選線方法可能無法適用，但是必然會有其他的幾種方法適用，利用多種方法判斷故障的重復(fù)區(qū)域，必然會比一種方法判斷的結(jié)果更加可靠，這是多種選線方法綜合應(yīng)用的最大優(yōu)勢。如果遇到某個(gè)故障，每種方法的應(yīng)用條件都無法滿足，可以對這些條件進(jìn)行融合，得到一個(gè)充分可信的判斷結(jié)果，如綜合幾種故障判斷方法后，得出3個(gè)判斷依據(jù)，分別對應(yīng)3種選線方法，那么不符合這些判斷依據(jù)的故障就可以采用除這3種選線方法之外的其他方法。

4 結(jié) 語

小電流接地系統(tǒng)在我國中低壓配電網(wǎng)中，得到了廣泛的應(yīng)用，單相接地故障選線，對于我國中低壓電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，具有非常重要的意義，經(jīng)過了多年的研究和實(shí)踐，目前有很多小電流接地系統(tǒng)選線的原理和方法，每種方法都有自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性，導(dǎo)致小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線，依然是影響電網(wǎng)穩(wěn)定的一個(gè)難點(diǎn)。

本文根據(jù)不同選線方法的特點(diǎn)，提出了多判斷依據(jù)的綜合選線方法，結(jié)合實(shí)際小電流接地系統(tǒng)的工作情況，可以隨意的選擇多種判斷依據(jù)，相信隨著技術(shù)水平的提高，選線判斷依據(jù)會得到不斷的完善，使得不同判據(jù)之間的互補(bǔ)性得到增強(qiáng)，從而提高實(shí)際選線的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 束洪春，司大軍.一種利用衰減直流分量的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法[J].中國電力，2006，（2）.

[2] 王耀南，霍百林，王輝，等.基于小波包的小電流接地系統(tǒng)故障選線的新判據(jù)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，（6）.

[3] 薛永端，徐丙垠，馮祖仁，等.小電流接地故障暫態(tài)方向保護(hù)原理研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003，（7）.

[4] 戴劍鋒，張艷霞.基于多頻帶分析的自適應(yīng)配電網(wǎng)故障選線研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003，（5）.

[5] 張新慧.小電流接地系統(tǒng)單相接地故障檢測方法分析[J].淄博學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)與工程版），2002，（3）.