葉 青 平靜洋 崔 凱 陳炳杰

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司洛陽(yáng)供電公司 河南洛陽(yáng) 471000）

1 引言

伴隨著工業(yè)，農(nóng)業(yè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市電網(wǎng)的大容量負(fù)荷和城網(wǎng)電纜化建設(shè)，不僅增加了每個(gè)站的出現(xiàn)量，不能自動(dòng)熄滅的因弧光導(dǎo)致產(chǎn)生相間短路和不斷增多的間歇性的過電壓故障，為了提高供電網(wǎng)的穩(wěn)定性，現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)基本改為諧振接地等方式。

2 故障選線的策略

根據(jù)信號(hào)利用的穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)的分量來故障選線，基本分為暫態(tài)選線和穩(wěn)態(tài)選線2大類。增量殘留費(fèi)，信號(hào)注入法，中電阻等方法都屬于穩(wěn)態(tài)選線，但暫態(tài)法是暫態(tài)選線。根據(jù)來源的信號(hào)劃分，選線方法又能分為被動(dòng)式選線和主動(dòng)式選線，但是需要安裝特定的設(shè)備才能進(jìn)行主動(dòng)式選線或者其他設(shè)備幫助，系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)改變一次來合理利用他產(chǎn)生的附加信號(hào)，實(shí)現(xiàn)選線還可以向系統(tǒng)輸入專用信號(hào)；不需要任何就可以被動(dòng)選線只需要系統(tǒng)產(chǎn)生的新信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)選線。

2.1 信號(hào)注入法

在系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，處于空閑狀態(tài)的接地電互感器壓的輸出為0，通過該傳感器向系統(tǒng)藕和一的電信號(hào)，這種電信號(hào)可以沿著母線或者故障線的接地流動(dòng)，在經(jīng)過大地或者故障點(diǎn)的時(shí)候返回，這樣就可以根據(jù)信號(hào)的返回路線找到故障線路和故障點(diǎn)。為了保證各次諧波分量以及工頻分量的干擾，需要在各次諧波之間選擇合適的頻率注入信號(hào)。在早期的時(shí)候，選擇故障線路通常使用便攜式信號(hào)探測(cè)裝置，這不僅費(fèi)時(shí)而且還費(fèi)力更容易被電廠的強(qiáng)磁環(huán)境干擾。所以后來使用分散采集信號(hào)來集中處理，這雖然可以自動(dòng)選擇電路，但是需要把專用信號(hào)傳感器安裝在每條線路的出口處。后來科學(xué)家在以注入單頻信號(hào)的基礎(chǔ)上提出注入變頻信號(hào)，而且還根據(jù)中性電壓在故障后的大小選擇合適的注入電流通過消弧線圈t v以及故障相t v。這種方法在高電阻接地故障中的表現(xiàn)相對(duì)較好。

2.2 增量殘留法

手動(dòng)調(diào)諧消弧圈在諧振接地系統(tǒng)中已經(jīng)被自動(dòng)調(diào)諧消弧圈逐步取代了。發(fā)生接地故障的時(shí)候，處于最佳補(bǔ)償狀態(tài)下的自動(dòng)調(diào)諧消弧圈對(duì)故障熄弧有非常重大的幫助。通過自動(dòng)調(diào)諧線圈在改變補(bǔ)償度時(shí)觀察各個(gè)出線路的電流變化情況選擇正確的故障線路就是增量殘留法。在接地故障連續(xù)時(shí)間大于閥值的時(shí)候，就可以認(rèn)為這個(gè)接地故障是永久的。所以可以在這時(shí)候把消弧線圈的補(bǔ)償電流改變一下。在金屬性接地故障的時(shí)候，電流的變化僅僅能夠在故障電路中表現(xiàn)出來。但是對(duì)于有過度電阻的故障，每條出線電流都會(huì)有不同的變化，但是最大的變化還是故障電路，所以可以根據(jù)這方面確定故障電路。在當(dāng)代，很多自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈都可以完成增量殘留選線?？紤]到消弧線圈帶負(fù)荷調(diào)諧的制約會(huì)影響到系統(tǒng)安全，所以改變較小量的故障點(diǎn)殘留電流。一般在8A左右。而且根據(jù)不同的方式調(diào)諧消弧線圈，改變殘留的時(shí)間通常在幾秒或幾分鐘之間。為了避免因?yàn)閹ж?fù)荷直接調(diào)諧會(huì)給消弧線圈帶來?yè)p傷以及沖擊，可以把消弧線圈串聯(lián)或并聯(lián)電阻或電感。

2.3 中電阻法

并聯(lián)一個(gè)電阻在消弧線圈通過開關(guān)，如果發(fā)生瞬時(shí)性接地故障的時(shí)候，不投入電阻；如果接地故障是永久性的，投入電阻就要推遲一段時(shí)間，有功電流在這個(gè)電阻產(chǎn)生僅通過故障電路，可以根據(jù)這個(gè)原理實(shí)現(xiàn)選線。但是需要特別關(guān)注的是，電流變化在金屬性接地故障的時(shí)候僅僅表現(xiàn)為線路零性序電流變化，如果過度電阻存在于故障點(diǎn)，雖然電流在各個(gè)出線零序都有表現(xiàn)，但是故障線路還是最大。不同的電壓等級(jí)，不同的廠家都會(huì)選擇不同的電阻，阻值也不會(huì)相同，所以他們產(chǎn)生的電流也不會(huì)相同，所以立即切除電阻在選線結(jié)束的時(shí)候。從根本來說，增量殘留法和中電阻法基本是相同的選線方法，它們主要的區(qū)別是前者的附加電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中電阻法產(chǎn)生的電流，在某種方面，系統(tǒng)中點(diǎn)性接電方式已經(jīng)被改變了。

2.4 暫態(tài)法

在基于線路分布參數(shù)的各種電力接地故障的模型中深入研究了故障暫態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)了直流分量的故障，首次在所有的串聯(lián)諧振頻率間的所有頻段內(nèi)全部線路阻抗都會(huì)顯示抗容性，這全部可以等價(jià)于集中參數(shù)的電容。證明了SFB內(nèi)包括了暫態(tài)零序電流的很多能量而且故障線路的幅值比較大，流向和極性與完好線路完全相反，根據(jù)這個(gè)原理可以正確找出故障電路。在SBF外，沒有統(tǒng)分布規(guī)律的暫態(tài)信號(hào)，對(duì)選線有嚴(yán)重干擾作用，所以一定要剔除。除此之外，情況比較復(fù)雜的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況會(huì)嚴(yán)重影響監(jiān)測(cè)結(jié)果。

3 每種選線的特點(diǎn)分析

不管選擇哪種選線原理，都必須有一個(gè)核心原件在選線裝置中，把所需信號(hào)的處理，采集，計(jì)算并及時(shí)記錄選線結(jié)果以及各種情況等主要功能。被動(dòng)式選線的核心單元是暫態(tài)選線裝置。中電阻法和注入法不僅僅有核心單元裝置，還要附加其它的中電阻和專用的信號(hào)注入設(shè)施。

3.1 選線的穩(wěn)定性

在一定條件的外界干擾下，每一種的檢測(cè)方法的可靠性都和它使用的信息量有關(guān)。使用的信息量越多，就會(huì)有越大的信噪比，就會(huì)有越高的檢測(cè)穩(wěn)定性。在同一個(gè)時(shí)間段里，信號(hào)的幅值利用越大，就會(huì)有越高的可靠性。從另一方面來說，越長(zhǎng)時(shí)間的利用信號(hào)，例如，選線重復(fù)，就會(huì)有越高的穩(wěn)定性。

因?yàn)檫h(yuǎn)態(tài)分量遠(yuǎn)小于故障電流的暫態(tài)分量。但是信號(hào)注入法，增量殘留法，中電阻法可以重復(fù)選線，所以對(duì)接地故障的穩(wěn)定性用這幾種選線都有很高的滿意穩(wěn)定性。

對(duì)于間歇性接地，弧光接地等故障，因?yàn)椴环€(wěn)定的故障點(diǎn)，就會(huì)頻繁破壞穩(wěn)態(tài)信號(hào)從而使穩(wěn)態(tài)選線的可靠性被降低了。尤其是高阻接地故障，每種選線的穩(wěn)定性都會(huì)有顯著的下降。

3.2 安全性能

安全性能在選線裝置方面主要有兩方面。一方面體現(xiàn)在選線裝置在正常工作的時(shí)候不會(huì)危害其他設(shè)備和不損壞一次性系統(tǒng)，另一方面，表現(xiàn)在裝置的自身安全，發(fā)生事故時(shí)不擴(kuò)大事故范圍或者不發(fā)生任何事故。

除了核心裝置外，主動(dòng)式選線的方法還需要其他設(shè)備輔助或者安裝專用設(shè)備。比如注入信號(hào)設(shè)備，并聯(lián)消弧線圈的中電阻和把消弧線圈的補(bǔ)償度改變一等下.通過這些附加操作或者附加設(shè)備可以進(jìn)一步增加系統(tǒng)的安全性。很多主動(dòng)性選線的方法都加入了故障電流的故障點(diǎn)，尤其是中電阻選線的方法增加了數(shù)十倍安培的電流。雖然只有較短的時(shí)間增加電流，但是也與把故障電流減小來保障自動(dòng)熄弧的原則相違背，這把故障點(diǎn)的破壞程度加大了，尤其還會(huì)引發(fā)電纜的兩相短路和更為嚴(yán)重的故障。

4 結(jié)語(yǔ)

諧振接地系統(tǒng)在配網(wǎng)中的單相接地故障選線原理有很大差異，設(shè)計(jì)裝置，操作方式也有很大不同，所以對(duì)用戶使用的要求和現(xiàn)場(chǎng)工程安裝也有很大的差異，但是設(shè)計(jì)裝置能夠滿足大部分的現(xiàn)場(chǎng)需求?？墒且⒁獠还懿扇∧囊环N選線方法都要確保信號(hào)的準(zhǔn)確性，比如零序互感電流的統(tǒng)一型號(hào)問題和極性一致的問題。