配電網(wǎng)接地選線方案探討

摘 要：本文通過分析配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點，找到了現(xiàn)有集中選線裝置無法在配電網(wǎng)使用的原因，并給出了一套解決配電網(wǎng)全網(wǎng)接地選線的實現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) 接地選線

中圖分類號：TM86 文獻標(biāo)識碼：A

隨著城區(qū)配電網(wǎng)電纜線路的不斷增加，城區(qū)配電網(wǎng)單相接地故障的危害就越來越大，我們必須找出一個適合城區(qū)配電網(wǎng)的接地選線與保護方案，以最短的時間切除接地線路。

變電站的集中選線裝置在電纜線路上已經(jīng)比較準(zhǔn)確，但是，對于大中型城區(qū)的配電網(wǎng)仍不太理想。

變電站的選線裝置往往誤切。造成大面積停電。其主要原因是，110KV變電站的10KV出線往往不直接帶終端用戶而是帶若干座互級聯(lián)的開閉所。這樣，就造成了停掉其下的開閉所。

1配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點

大中型配電網(wǎng)的骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是如圖1所示的級聯(lián)開閉所構(gòu)成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

110KV變電站的10KV出線，一般不直接帶負荷，而是連接了若干座開閉所，開閉所位于負荷中心，直接帶終端用戶。由于城區(qū)不斷改建、擴建，負荷中心不斷增加，逐步形成了級聯(lián)開閉所的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

10KV系統(tǒng)是一個龐大的配電網(wǎng)系統(tǒng)，不管是110KV變電站10KV用戶線還是下級開閉所所帶用戶線或開閉所間的級聯(lián)線路，任一條路接地，10KV系統(tǒng)的所有電纜容性電流都匯集到接地線路，這個電流大小取決于單相接地時的運行方式和接地電阻大小。

如圖1所示，紅色線為容性電流流動方向示意。當(dāng)下下級開閉所用戶電纜L1接地時，有電氣連接的所有供電線路的容性電流都通過1、2、3、4聯(lián)絡(luò)開關(guān)流入接地線路L1的接地點；而當(dāng)110KV變電站10KV用戶線L2接地時，有電氣連接的所有供電線路的容性電流都通過1、2、3、4聯(lián)絡(luò)開關(guān)流入接地線路L2的接地點。對于1、2、3、4開關(guān)處的綜合保護來說，系統(tǒng)接地時，流過他們的接地電流大小和方向隨著接地點的不同而不同。

2接地選線裝置失效原因

擁有大量電纜線路的配電網(wǎng)，單相接地時接地電流更大，更有利于接地選線。目前的110KV變電站的10KV線路的集中接地選線裝置的正確動作率幾乎達到100%。然而，即便是100%的正確動作率，也無法實現(xiàn)開閉所級聯(lián)結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)。因為，110KV變電站的10KV出線接的往往是下一級開閉所，而下一級開閉所可能還接有另外一級開閉所。而這些開閉所中任意一條用戶線接地，都會反映在110KV變電站的10KV出線上，而對110KV變電站的集中接地選線裝置來說，選出來跳開的只是一條出線，但它卻要影響到下級開閉所的幾十條電纜線路的供電，造成大面積停電。這實際上沒有選出接地線路的用戶線，而只是選出了接地的用戶線上級或上上級開閉所的進線，這是影響配電網(wǎng)接地選線正確動作的主要原因。

3開閉所接地選線的實現(xiàn)

集中接地選線裝置可以有多種接地選線算法，最后進行表決決策方式，提高選線的可靠度。主要的算法有：

（1）零序電流比相比幅法

零序電流幅值比較法簡稱幅值法，它利用中性點不接地系統(tǒng)故障線路工頻零序電流幅值比健全線路大的特點，選擇工頻零序電流幅值超越一預(yù)設(shè)門檻值的線路、或者選擇零序電流幅值最大的線路為故障線路。也可將故障后線路零序電流與故障前自身對地電容電流作幅值比較，選擇有變化的線路為故障線路。

（2）零序電流群體比幅比相法

零序電流群體比幅比相法是應(yīng)用微機技術(shù)采集母線上所有出線的零序電流先進行幅值比較，選出幾個幅值較大的線路再進行相位比較，如果某條線路零序電流的相位與其它線路不同，則其為故障線路，如果所有零序電流同相位，則為母線故障。

（3）零序無功功率方向法

零序無功功率方向法利用中性點不接地系統(tǒng)故障線路零序電流相位滯后零序電壓90°、而健全線路超前零序電壓90°的特點，選擇無功功率小于零的線路為故障線路。

（4）五次諧波法

故障點和線路、設(shè)備等非線性因素會在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電流，其中以五次諧波分量為主。由于消弧線圈對五次諧波的補償作用僅相當(dāng)于工頻時的1/25。因此一般條件下故障線路的五次諧波電流比非故障線路大且方向相反，據(jù)此即可確定故障線路。

（5）首半波算法

早在20世紀50年代，德國就提出了利用故障線路暫態(tài)零序電壓與零序電流初始極性相反的特點進行接地選線的方法，稱為首半波法。我國在70年代推出過基于這種原理的晶閘管式接地選線裝置。首半波法利用故障起始后一段時間內(nèi)故障線路暫態(tài)零序電壓與暫態(tài)零序電流極性相反，而健全線路相同的原理選擇故障線路。

由于發(fā)生單相接地時，接地電流受接地阻抗的影響，受系統(tǒng)運行方式的影響，受消弧線圈等的影響，致使沒有哪一種選線方式是完全準(zhǔn)確的。所以，在集中選線裝置中，綜合利用多種算法，最后利用表決的方式，綜合判斷接地線路。但是，集中選線裝置安裝在開閉所中就不太適應(yīng)。開閉所線路在接地時，對于選出的用戶線，開閉所接地選線裝置可以直接跳閘，但是對于開閉所相互級聯(lián)的線路（即開閉所的進線和相關(guān)出線），開閉所無法判定是級聯(lián)線路接地了還是其他供電區(qū)域的用戶線接地了，此時，開閉所接地選線裝置就無法做出正確的判斷。如果是級聯(lián)線路接地的話，將無法正確選出并跳閘，造成事故隱患。所以，要實現(xiàn)開閉所接地選線，就必須把電網(wǎng)作為一個整體來進行綜合選線。

4全網(wǎng)接地選線的實現(xiàn)

接地選線裝置失效的原因級聯(lián)線路接地?zé)o法選擇的問題。解決這個問題，必須用全網(wǎng)的接地信息，根據(jù)配電網(wǎng)的拓撲圖，分析出真正的接地線路。這就需要集中采集全網(wǎng)所有開閉所的接地信息，然后進行綜合判斷。

（1）接地信息的采集

為每個開閉所和變電站的接地選線裝置加裝GPRS傳輸模塊，在110KV變電站或配電運行管理部門建立一個配電網(wǎng)接地分析系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生接地時，GPRS將各開閉所選出的接地信息和跳閘信息傳輸?shù)浇拥胤治鱿到y(tǒng)，平臺分析出準(zhǔn)確的接地線路，以短信形式通知相關(guān)人員操作跳開接地線路或者自動跳開接地線路。

（2）配電網(wǎng)接地分析平臺

配電網(wǎng)接地分析平臺包括制圖與網(wǎng)絡(luò)拓撲模塊、自動分析模塊、報警模塊、通信模塊等。

當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，各變電站、開閉所的集中選線裝置，把自己的選線結(jié)果、采集的接地電流、零序電壓、相電壓等的幅值、相位等信息傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)接地分析平臺。平臺的自動分析模塊啟動，可以準(zhǔn)確地分析出接地區(qū)段，并啟動報警，下發(fā)隔離接地區(qū)間的跳閘命令，最終實現(xiàn)配電網(wǎng)接地故障的準(zhǔn)確的選線和隔離。

結(jié)語

目前，變電站的集中接地選線裝置已經(jīng)比較成熟，只需在變電站和所有開閉所安裝集中選線裝置以及GPRS傳輸模塊，將故障信息和選線結(jié)果遠傳到配電接地分析中心進行全網(wǎng)綜合分析。但利用GPRS傳輸會比較慢，致使整個傳輸及綜合判斷時間較長，勉強能夠滿足配電網(wǎng)接地選線的需要。這樣，利用成熟的變電站集中接地選線裝置和成熟的GPRS傳輸技術(shù)，完全可以實現(xiàn)配電網(wǎng)準(zhǔn)確的接地選線與接地故障隔離。

參考文獻

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