農(nóng)村配電網(wǎng)10kV線路接地選線探討

楊 銳

(云南電網(wǎng)鶴慶供電有限公司，云南 鶴慶 671500)

1 前言

目前我國10kV線路中性點的運行方式主要采用不接地方式，這種方式下就帶來了接地保護方面的一些問題，特別是接地選線的準確性和實用性問題。農(nóng)村配網(wǎng)故障停電中60%以上都是接地故障，隨著10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷發(fā)展壯大，對供電可靠性的要求越來越高，落后的接地保護方式和低準確率的選線設備已無法滿足電網(wǎng)安全、可靠和實用性的要求。

中性點不接地的配電網(wǎng)系統(tǒng)，當發(fā)生接地故障時，系統(tǒng)線電壓的對稱性未遭到破壞，只是非故障相對地電壓上升1.7倍以上，規(guī)程規(guī)定可以運行1～2h，但在縣級電網(wǎng)中，10kV線路大面積是對農(nóng)村和山區(qū)進行供電，由于供電地形復雜，線路的架設水平和絕緣水平都較低，線路設備的絕緣情況是經(jīng)不起運行1～2h的，就會發(fā)生非故障相絕緣薄弱處擊穿和放電等，使故障繼續(xù)惡化，如果發(fā)生間歇性弧光接地，將產(chǎn)生2.5～3.0倍的對地電壓，若引起諧振電壓會更高。更為嚴重的是接地點還會引發(fā)火災和跨步電壓觸電等，因此，迅速準確的切除故障線路顯得尤為重要。

2 接地保護要求

接地保護的要求就是:要快速準確的切除故障線路。目前10kV線路的接地保護主要有告警和跳閘兩種。接地告警主要適用于有人值班變電站，當線路母線TV或線路TV的開口三角形繞組監(jiān)測到零序電壓時立即發(fā)出告警，值班員通過對該段母線的各相對地電壓和所屬線路的零序電流值進行判斷，然后進行拉路選線。這種方式雖然最終能選擇出故障線路，但對非故障線路也造成停電影響，且與值班員的綜合判斷能力相關，準確性和可靠性低。

另一種方式就是通過線路保護裝置和接地選線裝置直接作用于故障線路跳閘，這是理論上較為理想的方式，也是無人值守變電站和集控站較為喜歡的方式。但在實際使用中，由于同一母線上的10kV線路狀況和電氣參數(shù)相差較大，特別是農(nóng)村電網(wǎng)，短距離的鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電和長距離的山區(qū)供電隨時在同一母線上，經(jīng)常發(fā)生誤動和拒動，這就很難滿足繼電保護選擇性、速動性、靈敏性和可靠性的要求。

3 接地選線原理

3.1 接地故障特點.

1)故障線路零序電流的大小為所有非故障線路的零序電流(對地容性電流)之和。

2)故障線路的零序功率方向是由線路指向母線，而非故障線路的零序功率方向是由母線指向線路。

3)故障線路的零序電流幅值較大，且滯后零序電壓約90°。

4)故障線路的零序阻抗網(wǎng)絡與非故障線路發(fā)生了改變，具有獨特的網(wǎng)絡結構。

3.2 接地選線設計原理

1)比幅比相原理:按照故障線路的電流幅值和相位關系與非故障線路進行對比，選出故障線路。

2)信號注入法原理:按故障線路的特有阻抗網(wǎng)絡，在所有線路注入?yún)^(qū)別于工頻和諧波頻率的高頻信號，按其衰減特性進行對比選線。

3)諧波電流方向原理:根據(jù)故障時的諧波電流方向特點，找到故障線路諧波電流方向與非故障線路諧波電流方向相反的m次諧波，m+n次諧波也滿足方向特性，通過對比進行選線。

4 接地選線方案實用性分析

早期的變電站接地選線，基本采用單一判據(jù)的比幅原理，也就是線路保護裝置檢測出零序電流值，在母線接地告警后通過人工對比選線，這種選線準確率較低，且受線路長短和對地分布電容大小的影響較大，多用于電磁式保護的變電站，已基本淘汰。現(xiàn)在的綜合自動化變電站，基本都配置了接地選線功能，大多是基于比相比幅原理選線，部分變電站增加了獨立的小電流接地選線裝置，因各廠家采用的選線方式不同，也產(chǎn)生了不同的選線效果。下面對各種選線的實用性進行分析。

1)南瑞CAS2000型采用的10kV線路接地選線為比相比幅式，利用零序TA的監(jiān)測值再加零序功率方向進行判別，然后進行人工試跳選線，雖然其選線功能對人工試跳有一定的參考作用，但其選線準確率還是較低，易受TA精度、線路長短等因素影響，且人工試跳增加了其他線路的停電時間，影響了供電可靠率，對無人值班變電站實際使用效果較差。

2)CAS2000E型在選線原理上沒什么改變，只是動作方式上增加了選線試跳功能，并將接地選線試跳列入了重合閘不對應啟動的判別條件，其設計理念是想在選線試跳不正確時啟動重合閘，減少非故障線路的停電時間(標稱2S)，理論上比較適合無人變電站，但實際使用中發(fā)現(xiàn):選出的接地線路最終跳閘是由過電流保護啟動的，這是因為當?shù)谝淮卧囂木€路不正確時，進行自動重合閘操作，這種操作在接地故障尚未消除時實際是在瞬間改變線路的對地分布電容，容易使故障點產(chǎn)生弧光接地和在非故障相上產(chǎn)生操作過電壓、諧振過電壓等，從而使單相接地故障演變成了兩相接地短路，最終由過電流保護啟動切除故障。

3)CAS2000E型為了便于架空線路零序TA的安裝，在線路保護裝置內(nèi)部增加了二次零序TA裝置，利用二次電流進行穿管檢測零序電流，這種方式雖安裝方便，但又在一定程度上增加了檢測誤差，最終導致了選線誤差，所以在線路重合閘投入時，一般建議不投選線試跳功能，避免因選線誤差引起的多次跳閘和重合，如果真想投必須將選線試跳出口改接到遙控分合閘出口上，這樣才能閉鎖重合閘。

4)CAS2000V型接地動作邏輯和設計思想方面與CAS2000E型完全一致，存在的問題也基本一致。

5)積成CAL200系列，線路的接地選線原理也是比相比幅式，和南瑞的相比少了接地選線試跳功能，其動作邏輯如下圖所示:

圖1 CAL200系列零序過流保護動作邏輯圖

圖2 接地選線動作邏輯圖

其零序過流保護雖有跳閘開出，但其選線為單一判據(jù)的跳閘，且其前提條件必須是“故障線路自身的對地分布電容必須小于等于母線上所有線路的對地分布電容之和”，而線路對地分布電容與線路長短、電纜使用情況、運行方式、線路無功補償情況等都有很大關系，所以在同一母線上有以上情況相差較大時其準確率較低，最好只發(fā)信不跳閘，通過人工綜合判斷其功率方向后進行試跳。

6)南瑞的ISA－300型，其技術相對成熟一些，在接地選線方面，控制較為靈活，考慮到了不接地系統(tǒng)和小電阻接地系統(tǒng)的不同設置，增加了選線試跳閉鎖重合閘功能，再配置上奧祥XDL196型小電流接地選線裝置，選線成功率提高了。

圖3 ISA－300型零序過電流保護動作邏輯圖

從其選線試跳動作過程看，其判據(jù)就是零序電壓值達到動作值，試跳本線路，若零序電壓恢復，則故障在本線路;若零序電壓任然動作，則本線路未接地，這與其他的試跳功能沒什么區(qū)別，但配上XDL196型小電流接地選線裝置后，就可進行綜合對比選線，然后根據(jù)選線裝置選出的線路進行試跳，在多重判據(jù)下，提高了選線準確率，實用性較強，唯一不足的是奧祥XDL196對選出的結果只進行上報無硬接點開出，無法直接作用于跳閘，配置于無人值班變電站時增加了集控站的工作量和判別時間。

5 結束語

隨著電子技術和通信技術的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的接地保護產(chǎn)品，如整合了比幅比相原理和諧波電流方向原理的接地選線裝置、分支線路故障指示儀、智能型真空斷路器和基于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的“來電并網(wǎng)”式智能配電網(wǎng)等等，在不斷的完善著農(nóng)村配電網(wǎng)系統(tǒng)。

［1］郝玉山，楊以涵.小電流接地選線的群體比幅比相原理［J］.電力情報，1994

［2］肖白，束洪春，高峰.小電流系統(tǒng)單相接地故障選線方法綜述［J］.繼電器，2001

［3］陳羽.利用暫態(tài)信息的小電流接地電網(wǎng)接地故障選線系統(tǒng)的研制［M］.北京:清華大學，2003.