小電流接地系統故障分析及處理

劉 劍

（國網陜西省咸陽市供電公司，陜西 咸陽712000）

0 引言

現階段，隨著我國電網“三集五大”改革的不斷推進，各個地區基本上都建立了電力調度中心，在調度控制一體化的管理模式之下，接入電網自動化系統的受控站數量也明顯增多，其中小電流接地系統分路的數量也越來越多。在這樣龐大的小電流接地系統之中，可能產生的故障類型主要有單相接地故障和事故跳閘故障2種，故障發生幾率要比大電流接地系統大得多，且造成的危害也大得多，同時其表現出了線路地域集中的特征。對于這些問題，我們必須要使用有效的手段來控制小電流接地系統的故障發生幾率，這樣才能夠確保我國配電網高效穩定運行，確保供電的穩定性和安全性。一般來說，在區域內部電力系統中經常采用中性點接地方式，而中性點接地又可劃分為2種不同類型，其一是中性點直接接地，其二是中性點間接接地。從現階段國內低壓配電網的運行情況來看，大多選擇中性點不接地系統，即本文中所研究的小電流接地系統。

1 小電流接地系統故障帶來的危害

當前世界上很多國家的配電網普遍選擇中性點間接接地系統，因為當接地故障發生后，其經過接地點的電流較小，因此也稱為小電流接地系統，主要可劃分為中性點不接地系統、中性點經電阻接地系統和中性點經消弧線圈接地系統。采取小電流接地系統具有以下優勢：當產生單相接地故障后不會形成短路回路，而僅僅在系統內部形成較小的零序電流；三相線之間的電壓仍舊處于對稱狀態，不會耽誤系統的正常工作。這樣一來就可以大大增強電力系統的供電穩定性，所以小電流接地方式也得到了普遍的運用。

小電流接地系統的跳閘故障和大電流接地系統相比，對系統的沖擊較小，但是過于頻繁的跳閘故障會影響更多的用戶，對配電網的供電穩定性帶來較大的影響。而小電流接地系統的單相接地故障發生后，雖然并不會直接導致跳閘，但是會讓非故障相對地電壓逐漸上升，有很大可能導致系統內部絕緣薄弱區域被擊穿，從而產生短路。當單相接地故障發生后，就如同在接地點另外添加了一個零序電壓源，這一電壓源會朝各個線路輸送零序電流。在故障區域所形成的電弧常常會導致設備損壞進而形成相間短路。在某些環境之下，還有可能發生串聯諧振過電壓，其數值往往會超過相電壓的幾倍，危害相當大。另外，在系統內部存在抵御短路能力不足的限制運行主變時，單相接地與跳閘故障常常會導致主變燒毀。

2 小電流接地系統故障分析及處理方法

2.1 小電流接地系統故障分析

大量相關資料顯示，在目前國內小電流接地系統中存在的普遍問題主要是單相接地故障，單相接地故障的發生概率大約在整個小電流接地系統故障的80%左右。現階段電力系統單相接地故障的發生原因主要是：單相接地事故產生后，接地相的電壓會在很短的時間內下降到0，這樣一來往往會造成一個非常嚴重的問題：按照電壓平衡定律，電力系統相對應的非平衡相電壓會在短時間內瞬間提升到正常狀態下的1.7倍左右，在電壓提升的狀態下長時間運行就很容易導致電力系統對地連接薄弱處發生擊穿，而若是整個系統都存在對地擊穿的問題，那么會導致整個電網都發生短路，對電網內的各種設備設施造成損壞，另外還會形成弧光效應，可能引發火災等更為嚴重的后果。

2.2 處理小電流接地系統故障的主要方法

我國對中性點非有效接地系統的相關研究相對于國外來說要更加廣泛一點，下面筆者結合自身的實際工作經驗以及對相關文獻資料的研究，提出了幾點處理小電流接地系統故障的方法：

（1）拉路或拉閘。如果電力系統內部發生接地相關的故障，我們可以讓電力系統內部控制人員對各個線路進行拉閘限電，從而找出接地線路。拉路或拉閘屬于一種相對落后的方法，但是從實際效果來說，這也算是一種有效性較高的人工故障清除方法，在現階段的電路系統運行維護中依舊被很多電力人員所使用。然而，我們也必須了解這一方法的局限性，例如會減短斷路器的壽命、對區域設備產生損害等。

（2）穩態信號測量分析法。這種方法通常是對接地信號的穩態特征圖譜進行一系列的分析，其原理是當電力系統處于正常穩定運行狀態下，由于內部三相高壓電容具有非對稱性質，因此在電網中性點常常會產生電壓偏移的情況，如果接地點存在擊穿現象，那么接地相電壓就會發生變化，之后再通過穩態分析來實現小電流接地系統故障的預測功能。

（3）暫態信號測量分析法。該方法現階段國內外很多專家學者都在研究，其原理一般是區域內的配電系統出現單相接地事故之后，往往會形成瞬間暫態電壓和電流信號，我們對瞬間暫態電壓和電流信號進行分析就能夠很容易地找出導致故障發生的源線路。同時還有很多研究人員也試驗了利用小波分析法來對暫態信號進行分析，從而找出小電流接地系統故障的特征。

（4）運用改進后的小波分析法來對故障行波特征進行分析。上文中已經提到，現階段有很多研究人員 利用小波分析法來尋找故障行波特征，但是這種方法依舊有一定的缺陷，比如經常會受到外部電信號的影響，從而導致分析結果與實際存在偏差，無法準確找出故障線路的位置。我們可以對暫態電流信號矩陣實施S變換，確保測量點是暫態能量處于最大狀態下時對應的點，之后再選取故障特征的頻率序列，把出現次數最多的區域定為故障區域。這種方法與小波定位分析相比，其結果的準確率更高。而我國東南大學的研究人員提出了基于FTU反饋線路自動化特征的故障定位方法，也能夠獲得非常準確的分析結果。

（5）通過近似熵的算法對線路進行檢測。如果電力系統內部存在小電流接地故障，我們可以在故障點兩側的檢測點進行檢測，往往能夠捕獲到這兩點的暫態功率頻率，經驗證它們是相同的，因此在這一狀態下二者熵值的大小也應該區域相等。利用這一檢測方法，我們能夠非常容易地對近似熵值的比例因子進行計算，之后將其和主控制站設計熵值的取值范圍進行對比，就能夠很容易地判斷出故障發生區域。

3 結語

總之，有效控制小電流接地系統的故障發生幾率是一項長期性、系統性的工作，我們只有對部分故障發生幾率較高的線路進行一定的改造，才能夠從本質上處理好這一問題。從當前國內外的研究現狀來看，供電的安全可靠性已經成為各國普遍關注的焦點，因此我們應該更加深入地對小電流接地系統故障進行分析研究，不斷改善現有的選線裝置，從而讓其可以快速地找到故障線路。同時，我們還可以通過利用接地線路查詢系統、新型接地選線裝置、做好變電站監控工作等方法，有效地對故障進行處理，從而保障電網的安全穩定運行。

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［2］郭清滔，吳田.小電流接地系統故障選線方法綜述［J］.電力系統保護與控制，2010（2）

［3］楊連艷，崔春全，馮麗.小電流接地系統單相接地故障處理［J］.當代化工，2013（9）