張碧其

摘 要：在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地是一種常見的故障。單相接地不僅影響了用戶的正常供電，而且可能引起絕緣的薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，發(fā)展成為相間短路，使事故擴(kuò)大，同時弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓，破壞系統(tǒng)安全運行。本文從分析當(dāng)前小電流選線裝置選線失敗原因的基礎(chǔ)上，提出搞高成功選線的相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：接地；選線失??；措施

中圖分類號：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

在我國10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)大多采用小電流接地方式，因發(fā)生單相接地存在瞬時性，在多數(shù)情況下接地絕緣能夠自行恢復(fù)；但在發(fā)生永久性接地故障時，若不及時處理可能會發(fā)展為絕緣破壞、相間短路、弧光放電，引起系統(tǒng)過電壓，有可能引發(fā)故障進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至對人身安全構(gòu)成威脅。

1 背景概述

龍川縣位于廣東省東北部山區(qū)，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，在農(nóng)配網(wǎng)線路中以架空線為主，電纜線路占比不到5%；而作為山區(qū)縣，地形較為多樣山高樹高林密，氣象災(zāi)害發(fā)生比較頻繁，夏季的局部雷雨大風(fēng)以及暴雨等氣象災(zāi)害常給電力線路帶來比較大的危害。近年來，農(nóng)村地區(qū)大力發(fā)展速生林種植，生長速度快且樹木生長高度往往比架空線對地垂直距離高，給配網(wǎng)線路運行帶來較大的安全隱患，其中對10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)單相接地危害更為突出。2年來，龍川地區(qū)10kV配網(wǎng)線路發(fā)生單接地故障分別是137、96條次，占的配電網(wǎng)故障中占比21%、19%。自2008年以來，我局在變電站10kV系統(tǒng)中逐步安裝了小電流選線裝置，但隨著系統(tǒng)規(guī)模和容量的擴(kuò)大，在10kV系統(tǒng)中已全部采用了中性點經(jīng)消弧線圈運行，且以運行于過補(bǔ)償方式為主。但從配電網(wǎng)系統(tǒng)運行情況來看，小電流選線裝置選線準(zhǔn)確率還處于較低水平。為了防止因非故障相電壓升高而導(dǎo)致故障擴(kuò)大，同時單相接地故障也給人身安全帶來威脅，所以在發(fā)生單相接地故障時必須盡快確定故障線路并予以切除，這就提出了單相接地故障選線問題。

2 小電流選線裝置選線失敗原因的探究

2.1 電力電纜應(yīng)用較少，系統(tǒng)電容電流數(shù)值小

故障線路流過的零序電流是全系統(tǒng)的電容電流減去自身的電容電流，而非故障線路流過的零序電流僅僅是該線路的電容電流，故障線路的零序電流是從線路流向母線，而非故障線路的零序電流是從母線流向線路，兩者方向相反，或者說兩者反相。

小電流系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時零序電流來源主要是系統(tǒng)對地電容電流，而系統(tǒng)電容電流的大小與出線線路長度、線路架設(shè)特點和線路類型有密切的關(guān)系。帶架空地線的架空線相對于不帶架空地線的電容電流要高，電纜出線相對于架空線產(chǎn)生的電容電流要高。但由于架設(shè)成本因素，就10kV而饋線而言，基本不帶架空地線，對于一個經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后的山區(qū)縣來說，電纜敷設(shè)更少，一回10kV饋線，電纜長度占比不足2%，故系統(tǒng)電流電容數(shù)值會更小。

下面以我局一座35kV變電站為例計算在發(fā)生單相接地故障產(chǎn)生的電容電流數(shù)值，該站共有10kV出線5回，架空線總長176.8km，電纜最長的出線86km，電纜長度0.3km，最短的出線2.5km，電纜長度0.3km，同桿架設(shè)部分不足2km（此處勿略不計），該站10kV系統(tǒng)電容電流6.27A。假設(shè)該站最長的出線發(fā)生接地故障時，在全系統(tǒng)的電容電流減去自身的電容電流后，則故障線路流向母線的電容電流一次值僅3.65A，此數(shù)值非常小，所以很難利用零序電流大小的不同來找出故障線路，是導(dǎo)致小電流選線裝置選線失敗的原因之一。

2.2 中性點接入消弧線圈補(bǔ)償后，使零序電流數(shù)值進(jìn)一步減小

小電流系統(tǒng)中性點接入消弧線圈，如果加裝了自動調(diào)諧器后，電容電流數(shù)值較注，當(dāng)接地點電弧電阻不穩(wěn)定時，零序電流（或諧波電流）數(shù)值就更小，可能被干擾淹沒，其相位不一定正確，從而造成誤判。在小電流接地系統(tǒng)中，多采用經(jīng)中性點接入消弧線圈補(bǔ)償，在發(fā)生單相接地故障后，由于極大部分的接地點電弧電阻存在不穩(wěn)定因素，其次是消弧裝置過補(bǔ)償度不大，零序電流或諧波電流數(shù)值會很小，接地基波電容電流與無消弧線圈補(bǔ)償時相反或相同，對于有消弧線圈的小電流系統(tǒng)采用5次諧波電流或零序電流有功功率方向檢測，而5次諧波電流比零序電流又要小20～50倍。在這種情況下，用零序功率方向或5次諧波電流來判斷故障線路，很難找出故障線路。

2.3 零序電流互感器誤差過大，導(dǎo)致選線失敗

龍川地區(qū)10kV饋線安裝的大多是外接穿芯式零序電流互感，變比值為100/5和100/1兩種，精確度按保護(hù)級選擇。選用保護(hù)級零序互感器所測得的零序電流遠(yuǎn)小于額定電流值時，綜合誤差較大，在電容電流數(shù)值較小的情況下，接地檢測裝置、微機(jī)保護(hù)在有外部信號干擾的情況下無法保證接地檢測的精確度，對于利用零序電流中5次諧波電流大小、零序電流大小與方向和零序有功、無功功率原理的選線裝置來說難以滿足要求。

2.4 不穩(wěn)定弧光接地，影響選線成功

在發(fā)生單相接地故障時，受隨機(jī)因素的變化影響，特別是在大風(fēng)天氣情況下，樹木在帶電線路附近的擺動，常常是伴隨間歇性的不穩(wěn)定弧光接地。在這種情況下，電容電流的波形也會不穩(wěn)定，對應(yīng)諧波電流的大小也隨時變化，影響選線成功。其次電容電流與變電站出線的數(shù)量和長度有著極大的關(guān)系，在系統(tǒng)運行方式發(fā)生改變時，其對應(yīng)的電容電流和諧波電流也相應(yīng)發(fā)生變化，造成選線成功率下降。此外，負(fù)荷電流的大小和母線電壓水平、故障點的接地電阻的不確定等等，這些都會直接影響電容電流和零序諧波電流的不穩(wěn)定，影響到選線檢測裝置是否選線成功。

3 提升準(zhǔn)確選線的相應(yīng)措施

3.1 運用多重判劇，排除最大可能的錯誤

在10kV配電網(wǎng)運行中，單相接地故障是以零序電壓的升高為標(biāo)志的，但零序電壓升壓并不是單相接地故障所獨有的特征，能夠引發(fā)零序電壓升高的電網(wǎng)故障還有PT鐵磁諧振、電源缺相、電網(wǎng)局部斷線、PT高/低壓熔絲熔等情況。所以選線裝置在檢測母線零序電壓時，還是檢測母線出線的零序電流。通過判斷線線零序電壓和出線零序電流的大小和相位，運用多重判劇，排除最大可能的錯誤。

3.2 選擇準(zhǔn)確度高的專用零序電流互感器

小電流選線可檢測的電流和零序電流互感器有直接關(guān)系，電流互感器是利用電磁原理將大電流變?yōu)樾‰娏鞯囊环N測量元件，零序電流互感器的二次側(cè)電流一般為毫安級。所在工程設(shè)備先購中首選準(zhǔn)確度高的專用零序電流互感器；選取的專用互感器額定一次側(cè)電流的選擇應(yīng)保證系統(tǒng)出現(xiàn)最大接地電容電流時能處在零序電流互感器的線性范圍內(nèi)，一次側(cè)的線性測量范圍盡量向下延伸至0.2A左右，用以適應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)。選用零序濾序器時應(yīng)使用變比較小的S級電流互感器，一是S級使電流互感器的測量精確線性范圍更寬，有利于測量較小的電容電流；二是較小的變比可使電容電流的二次值較大，有利于檢測裝置的電流變換器采集電流值。

3.3 接線工藝盡量減小誤差和電磁的交叉干擾影響

零序電流互感器二次電纜應(yīng)采用屏蔽電纜，在屏蔽層兩端應(yīng)有良好的接地，減少電磁的交叉干擾。在安裝確保零序電流互感器極性接線的正確，在接線端"P1"或"L1"端應(yīng)朝向高壓母線。零序電流互感器一般裝在電纜頭下方，零序互感器上方的電纜外皮接地線必須穿過零序電流互感器接地。零序電流互感器下方的電纜外皮接地線則不須穿過零序電流互感器，避免開成短路環(huán)，造成誤判斷。

結(jié)語

隨著技術(shù)的進(jìn)步，小電流接地選線系統(tǒng)的功能將漸趨完善，選線檢測裝置對選線的判劇也將趨向多重化，在工程設(shè)計和設(shè)備采購中選擇原理與系統(tǒng)實際相適應(yīng)的設(shè)備，采取一定的抗干擾措施等，在工程施工過程中減少失誤，減少零序電流在測量環(huán)節(jié)的綜合誤差，必將大大提高目前的接地選線準(zhǔn)確性和可靠性。

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