陳劍平，石恒初，游昊，李銀銀，朱青成

（云南電力調度控制中心，昆明 650011）

0 前言

我國10～35 kV配電網中性點一般采用不接地或經消弧線圈接地方式，即小電流接地方式。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，故障支路電流較小[1]，難以達到線路過流保護動作定值，故障不能快速切除。近年來，隨著經濟社會發(fā)展，人們對于電力供應安全性的要求越來越高，配網線路單相接地故障持續(xù)運行帶來的公共安全風險受到越來越多的關注。為了自動發(fā)現(xiàn)并切除配網單相接地故障，國內外專家進行了廣泛深入的研究和實踐，小電流接地選線裝置的研發(fā)應用就是其中一種。小電流接地選線裝置能夠對配網接地線路進行選擇，部分裝置還具備出口跳閘功能，自上世紀80年代開始在國內得到推廣應用。早期的小電流接地選線裝置，由于選線原理單一、運行維護不到位等方面的原因，選線準確率不高，應用效果不佳[2]。2017年以來，南方電網公司基于自身應用需求，制定了新的小電流接地選線裝置技術標準，并組織研發(fā)了新一代小電流接地選線裝置，在南方電網公司范圍內推廣應用[3]。新一代的小電流接地選線裝置，功能更加豐富，選線原理更加有效，在實際運行過程中取得了較好的應用效果。

本文對南方電網公司新一代小電流接地選線裝置的功能特征進行了簡要介紹，基于一起實際運行過程中發(fā)生的小電流接地選線裝置不正確動作事件，深入分析了裝置不正確動作的原因，提出了相應的裝置改進方案，并對相關定值的整定進行了分析，對于進一步完善小電流接地選線裝置的功能特性、提高故障自動切除效率具有重要意義。

1 小電流接地選線裝置簡介

1.1 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障特點

中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，系統(tǒng)中出現(xiàn)較大零序電壓，故障支路與非故障支路均流過零序電容電流。故障支路與非故障支路穩(wěn)態(tài)零序電容電流存在以下特征：

1）故障支路的零序電容電流為全系統(tǒng)非故障支路對地電容電流之和，非故障支路的零序電容電流為本支路的對地電容電流，一般情況下，故障支路的零序電容電流大于所有非故障支路的零序電容電流；

2）故障支路的零序電容電流滯后于零序電壓90°，非故障線路的零序電容電流超前于零序電壓90°。中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)中，故障支路與非故障支路零序電容電流的5次諧波分量同樣具有上述特征[4]。

1.2 小電流接地選線裝置選線原理

基于中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障穩(wěn)態(tài)零序電流特征，國內外專家研究提出了零序電流比幅法、零序電流比相法、有功分量法等多種穩(wěn)態(tài)選線法，并在故障選線中得到了應用[5-6]。但由于穩(wěn)態(tài)故障電流較小，穩(wěn)態(tài)選線法受過渡電阻及線路長度等因素影響較大，選線準確率較低。為此，國內外專家研究提出了基于暫態(tài)零序電流的暫態(tài)選線法[7-8]，通過從故障零序電流中提取特征頻段的暫態(tài)分量應用于故障選線，使小電流接地選線裝置的選線準確率得到了較大提升。近年來，基于穩(wěn)態(tài)選線法、暫態(tài)選線法等多重判據的綜合選線法得到了廣泛應用[9-10]，選線準確率進一步提升。

1.3 南方電網新一代小電流接地選線裝置特征

南方電網新一代小電流接地選線裝置均采用基于多重判據的綜合選線法。與傳統(tǒng)的小電流接地選線裝置相比，該裝置的特點在于，除了常規(guī)的接地選線跳閘功能，還增加了輪切及零序后加速跳閘功能。輪切功能包括選線失敗啟動輪切及長時限啟動輪切，其中，選線失敗啟動輪切指當選線跳閘失敗后直接啟動輪切功能來切除故障，長時限輪切指當零序電壓低于選線啟動電壓但高于輪切啟動電壓時，經一定延時啟動輪切來切除故障。零序后加速跳閘功能指當選線跳閘成功后線路又重合于永久性故障時（若線路重合閘投入），裝置加速跳開該線路。

2 不正確動作事件概況及分析

2.1 事件概況

云南電網某35 kV變電站10 kV出線示意圖如圖1所示。

圖1 某35 kV變電站10 kV出線示意圖

2019年2月22日，該變電站10 kV 062線發(fā)生單相永久性接地故障，小電流接地選線裝置選線跳閘失?。ㄟx線結果為063線，跳閘后零序電壓未消失），后啟動輪切，輪切成功（輪切062線路后零序電壓消失），但062線路重合于故障后，小電流接地選線裝置零序后加速未動作，導致小電流接地選線裝置再次啟動選線，選線仍未成功（再次選中063線），此后，由于063線重合閘動作條件不滿足未重合，小電流接地選線裝置持續(xù)發(fā)“合閘超時”告警，最后由調控員人工拉路隔離故障，小電流接地選線裝置整組復歸。此次故障過程中相關保護裝置的動作時序如表1所示。該變電站小電流接地選線裝置定值如表2所示，062線路、063線路保護重合閘定值如表3所示。

表1 故障動作時序

表2 小電流接地選線裝置定值

表3 062線、063線重合閘定值

2.2 零序后加速未動作原因分析

小電流接地選線裝置在選線跳閘或輪切某條線路成功后（即該線路已跳開，系統(tǒng)零序電壓消失）開放零序后加速功能，開始等待線路重合延時計時，若在等待線路重合期間重新檢測到零序電壓，則后加速出口跳開該線路，否則，等待線路重合延時計時完畢后，裝置整組復歸。由表1可以看出，相對時間12 s，小電流接地選線裝置輪切062線，2 s后故障消失，小電流接地選線裝置開始等待線路重合延時計時，計時完畢后（相對時間16 s），由于062線路尚未重合，小電流接地選線裝置判定故障已切除，裝置整組復歸。相對時間23 s，062線路重合于永久性故障，小電流接地選線裝置啟動新的一輪選線跳閘。由此可見，此次事件中062線路重合于永久性故障后小電流接地選線裝置零序后加速功能未動作的原因為小電流接地選線裝置的等待線路重合延時定值與線路保護的重合閘時間定值不配合，小電流接地選線裝置提前整組復歸。

2.3 風險分析

南方電網新一代小電流接地選線裝置均具備零序后加速跳閘功能，大部分廠家均設置了零序后加速等待延時定值，但該定值均為裝置內部設定，未開放整定。通過上述分析可知，當小電流接地選線裝置內設零序后加速延時定值小于線路重合閘延時定值時，若線路重合于永久性故障，將造成小電流接地選線裝置零序后加速功能拒動，小電流接地選線裝置再次啟動選線跳閘及后續(xù)動作邏輯。同時，若線路斷路器彈簧儲能時間與線路保護重合閘充電時間配合不當（如上述案例中，相對時間33 s，063線路第二次跳開后，再次重合成功），可能造成斷路器反復分合，小電流接地選線裝置頻繁動作，帶來較大的設備及人身安全風險。

3 改進方案

3.1 改進方案

由上可知，為避免線路重合于永久性故障時小電流接地選線裝置零序后加速功能拒動，小電流接地選線裝置零序后加速等待延時定值應大于線路的重合閘時間定值。實際運行中，10-35 kV線路重合閘延時定值整定范圍較大，小電流接地選線裝置零序后加速等待延時定值內設整定不利于與線路保護重合閘延時的配合，應予以開放整定，可采取的開放整定方案如表4所示。

表4 零序后加速等待延時定值開放整定方案

采用方案一的開放方式，小電流接地選線裝置只需整定一個零序后加速等待延時定值，定值整定相對簡潔，但為可靠防止誤動風險，該定值需與該裝置所接所有出線重合閘延時的最大定值配合，不利于接地故障的快速隔離（零序后加速等待延時計時完畢后方進入下一邏輯）。采用方案二的開放方式，各個間隔的零序后加速等待延時定值只需與該條線路的重合閘延時定值配合整定，應用靈活性較高，能較大程度避免方案一帶來的風險，可優(yōu)先采用。

3.2 配電自動化系統(tǒng)中的定值整定

近年來，隨著供電可靠性要求越來越高，配電自動化設備在10～35 kV多級串供線路中的應用越來越普遍。為有效防范線路多次重合于永久性單相接地故障帶來的設備及人身安全風險，小電流接地選線裝置的零序后加速等待延時整定還需考慮與配電自動化設備相關動作延時的配合。本文以配電自動化開關的一種典型應用形式為例進行分析，其他應用形式下的配合要求可采用類似的方法分析推導。

圖2所示為含多級串供線路的35 kV變電站示意簡圖，開關1為線路L2的站內開關，開關2、開關3為線路L2的站外智能分段開關（電壓時間型，X時限、Y時限、Z時限功能均可靠投入。其中，X時限指開關的得電合閘延時時限；Y時限指開關的合閘確認延時時限，若Y時限內開關再次失壓，開關將閉鎖，不再合閘；Z時限指開關的失電分閘延時時限，開關失電后，經Z時限開關自動分閘）。

圖2 含多級串供線路變電站示意圖

設開關1的重合閘時間為T1C，開關2的X時限、Y時限、Z時限分別為T2X、T2Y、T2Z，開關3的X時限、Y時限、Z時限分別為T3X、T3Y、T3Z，小電流接地選線裝置零序后加速等待延時為TD，且T2Z＜T1C、T3Z＜T1C，則：

1）當k1點發(fā)生永久性接地故障時，由之前的分析可知，小電流接地選線裝置零序后加速功能在線路重合后正確動作加速跳開開關1的條件為：TD＞T1C。

2）當k2點發(fā)生單相永久性接地故障時，小電流接地選線裝置選跳開關1后，小電流接地選線裝置零序后加速等待延時及線路L2重合閘延時同時開始計時（假設此時為0時刻），則T1C時刻開關1重合，T1C+T2X時刻開關2得電合閘，合閘于永久性故障，此時要求小電流接地選線裝置零序后加速動作瞬時切除故障。由此可見，k2點發(fā)生永久性故障時，小電流接地選線裝置零序后加速正確動作的條件為：TD＞T1C+T2X。

3）當k3點發(fā)生單相永久性接地故障時，同k2點發(fā)生單相永久性接地故障的推理，可知，小電流接地選線裝置零序后加速正確動作的條件為：TD＞T1C+T2X+T3X。

綜上所述，當10～35 kV系統(tǒng)存在配電自動化開關且投入X時限、Y時限、Z時限功能時，若小電流接地選線裝置的零序后加速等待延時定值按間隔整定，則該定值的整定方法為：大于該線路站內開關重合閘時限與站外所有分段開關的得電合閘延時（X時限）之和，并留有一定裕度。

4 結束語

南方電網新一代小電流接地選線裝置，功能更加齊全，選線準確率得到極大提升，但實際運行過程中發(fā)現(xiàn)仍有需要改進提升的地方。本文基于實際運行過程中發(fā)生的一起小電流接地選線裝置不正確動作事件，詳細分析了事件發(fā)生的原因，提出了開放小電流接地選線裝置零序后加速等待延時定值整定的方案，并對零序后加速等待延時開放整定后的整定方法進行了分析，提出了指導意見，對于推進小電流接地選線裝置的推廣應用、指導相關單位合理開展定值整定具有較好的指導意義。