小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線(xiàn)問(wèn)題分析

【摘要】小電流接地系統(tǒng)主要應(yīng)用在我國(guó)6～66kV中壓電網(wǎng)中，該系統(tǒng)具有可瞬時(shí)接地、供電可靠性高、接地電流小等優(yōu)點(diǎn)，但發(fā)生單相接地故障時(shí)，對(duì)故障線(xiàn)準(zhǔn)確及時(shí)選出提出了較高的要求。

【關(guān)鍵詞】小電流接地系統(tǒng);單相接地故障;選線(xiàn)問(wèn)題

小電流接地系統(tǒng)的接地方式有：中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)（NRS）、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（NUS）、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地（NES），本文將以NES為切入點(diǎn)來(lái)論述電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線(xiàn)方法和問(wèn)題分析。

一、小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線(xiàn)方法和問(wèn)題分析

1.5次諧波發(fā)

NES系統(tǒng)在設(shè)立之初主要考量基波頻率，最重要的是電網(wǎng)對(duì)地基波總?cè)菘箮缀醯扔诨娍?。高次諧波回路類(lèi)似于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，相對(duì)于電網(wǎng)對(duì)地容抗值，電抗值更高，這就導(dǎo)致高次諧波電流補(bǔ)償需要無(wú)法被消弧線(xiàn)圈滿(mǎn)足。在這種情況下，配電網(wǎng)中5次諧波的含量最為豐富，根據(jù)諧波電流比幅比相原理，我們可以選擇5次諧波發(fā)進(jìn)行小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線(xiàn)。這也是實(shí)際工作應(yīng)用中應(yīng)用最大的方法。

盡管5次諧波發(fā)的應(yīng)用在我國(guó)非常廣泛，但其效果還是不能滿(mǎn)足實(shí)際的需求。

原因如下：

①受接地過(guò)程中產(chǎn)生諧波的分量太大，導(dǎo)致不易檢測(cè);

②在電網(wǎng)中，相對(duì)于基波分量，諧波分量很小，甚至很難提取和檢測(cè)，尤其在線(xiàn)路較短或高阻接地的情況下更是如此;

③缺陷不易改善。

以上是5次諧波發(fā)選線(xiàn)的主要問(wèn)題，對(duì)其應(yīng)用造成了很大的局限性。

2.有功分量法及相關(guān)改進(jìn)

在NES系統(tǒng)中，“幅值最大，相位相反”是接地線(xiàn)路零序電流有功分量呈現(xiàn)的主要現(xiàn)象，導(dǎo)致這一想象的內(nèi)在因素是線(xiàn)路電導(dǎo)、消弧線(xiàn)圈電阻等有功分量的補(bǔ)償需要無(wú)法被消弧線(xiàn)圈的電感滿(mǎn)足。根據(jù)這一原理，我們可以比較同相分量的相位、幅值來(lái)進(jìn)行選線(xiàn)，其中最具有代表性的是：檢測(cè)各出線(xiàn)零序電流并分解為2個(gè)分量，保證分量和中性點(diǎn)零序電壓正交且相同。

該方法的主要問(wèn)題是：

①接地電流易受人為因素的影響，接地電流增大，接地電弧重燃幾率升高;

②對(duì)有功分量的要求較高，否則會(huì)產(chǎn)生很大的誤差;

③對(duì)于較小的零序電流，相位分解困難、誤差大以上選線(xiàn)問(wèn)題，限制了NES優(yōu)勢(shì)功能的發(fā)揮。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合以下思路能提高方法1的準(zhǔn)確度：增大零序電流的有功分量可以使得選線(xiàn)更加準(zhǔn)確，零序電流的有功分量的增加是通過(guò)在永久性接地時(shí)短時(shí)投入電阻實(shí)現(xiàn)的，而消弧線(xiàn)圈與電阻串、并聯(lián)的中性點(diǎn)接地方式能更好地實(shí)現(xiàn)短時(shí)電阻的投入。然而有功能量計(jì)算方法有多種，比如把零序電壓和零序電流相乘，和方法1相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：不必對(duì)小的零序電流相位進(jìn)行分解，避免出現(xiàn)分解困難、錯(cuò)差大的問(wèn)題，更易于施行。有功能量選線(xiàn)方法的判據(jù)是接地線(xiàn)路的有功能量的相位與非接地線(xiàn)路是否相反且幅值最大。

盡管有功能量選線(xiàn)方法非常方便選線(xiàn)，但實(shí)際的運(yùn)行中還是存有一定的問(wèn)題的：

①對(duì)于檢測(cè)裝置精度要求較高，特別是在消弧線(xiàn)圈和線(xiàn)路的情況下，零序電流的有功分量越小越不易檢測(cè)，誤選的幾率增大;

②容易受到三相電流互感器的干擾。

3.基于擾動(dòng)原理的選線(xiàn)方法

隨著自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線(xiàn)圈的廣泛應(yīng)用，作為配合其應(yīng)用的基于擾動(dòng)原理的選線(xiàn)方法得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，是一種新的接地選線(xiàn)方法。該方法的判據(jù)是故障線(xiàn)路的零序電流是否發(fā)生改變，而零序電流是隨著接地點(diǎn)的殘流的改變而改變的，所以當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，我們通過(guò)微調(diào)消弧線(xiàn)圈的脫諧度υ，就可以找到故障線(xiàn)路。在很長(zhǎng)一段是時(shí)間內(nèi)，對(duì)該方法的應(yīng)用主要是比較各條出線(xiàn)的零序電流絕對(duì)值變化量，盡管同樣能找到故障線(xiàn)路，但相對(duì)于調(diào)消弧線(xiàn)圈的脫諧度υ，比較零序電流絕對(duì)值并不能發(fā)揮該方法的優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到基于擾動(dòng)原理的選線(xiàn)方法的準(zhǔn)確度容易受到接地電阻大小、零序電壓高低的影響，比如在阻小、零序電壓高的情況下，基于擾動(dòng)原理的選線(xiàn)方法是非常準(zhǔn)確的，否者準(zhǔn)確度并不高。比如，當(dāng)接地過(guò)渡電阻較大時(shí)，調(diào)消弧線(xiàn)圈的脫諧度υ同樣會(huì)導(dǎo)致非故障線(xiàn)路的零序電流大聲較大幅度改變，尤其是那些對(duì)地電容大、線(xiàn)路長(zhǎng)的電纜饋線(xiàn)，更不可能分辨出故障線(xiàn)路，因?yàn)榇藭r(shí)故障線(xiàn)路的零序電流變化量幾乎與其它線(xiàn)路一樣，對(duì)選線(xiàn)工作造成很大的困擾[2]。

對(duì)于上述問(wèn)題，我們可以對(duì)基于擾動(dòng)原理的選線(xiàn)方法進(jìn)行改進(jìn)，基本思路是：首先測(cè)定零序電壓值，然后調(diào)消弧線(xiàn)圈的脫諧度υ，接著再測(cè)定零序電壓值，若前后值不一樣，對(duì)零序電壓與零序電流進(jìn)行折算，繼而找出故障線(xiàn)路。方法如下：

設(shè)：調(diào)節(jié)前系統(tǒng)的零序電壓是U0，調(diào)節(jié)后系統(tǒng)的零序電壓是u0，調(diào)節(jié)前線(xiàn)路P的零序電流是I0p，調(diào)節(jié)后線(xiàn)路P的零序電流是i0p，那么經(jīng)過(guò)折算線(xiàn)路k零序電流變化量△I0p。

△I0p=i0pU0/u0-I0p " " " " " " " " " " " " " （1）

式（1）是對(duì)對(duì)線(xiàn)路零序?qū)Ъ{的計(jì)算，也是我們進(jìn)行折算的目的。在理想的物理環(huán)境下，正常線(xiàn)路的△I0p=0，故障線(xiàn)路的△I0p≠0。但測(cè)量誤差、線(xiàn)路損耗，都有可能影響△I0p的大小，所以在實(shí)際的選線(xiàn)故障中，應(yīng)選擇△I0p最大的為故障線(xiàn)路。

調(diào)消弧線(xiàn)圈的脫諧度υ，找出零序電流變化量較大的線(xiàn)路即為故障線(xiàn)路的選線(xiàn)方法是契合擾動(dòng)原理的，具有很好的應(yīng)用效果較好。但該選線(xiàn)方法的問(wèn)題是適用范圍受限制，比如就不能在預(yù)調(diào)式消弧線(xiàn)圈上適用，因?yàn)樵摲椒ǖ暮诵臉?gòu)件是能隨時(shí)調(diào)式消弧線(xiàn)圈。根據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)[3]，改變預(yù)調(diào)式消弧線(xiàn)圈脫諧度并不是不可能，可以通過(guò)將電抗器與消弧線(xiàn)圈串、并聯(lián)投切來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這樣會(huì)使得接地系統(tǒng)更加的復(fù)雜度和難以控制。

二、結(jié)束語(yǔ)

本文分析了小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線(xiàn)方法，并對(duì)各個(gè)方法存在問(wèn)題進(jìn)行了論述。由于篇幅和筆者的學(xué)識(shí)所限，本文確定還存在偏頗和不足之處，只希望能對(duì)大家相關(guān)課題的研究有所幫助，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確及時(shí)選出故障線(xiàn)路的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳維江，蔡國(guó)雄，蔡雅萍，等.10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈并聯(lián)電阻接地方式[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（24）：56-60.

[2]江渝.快速可連續(xù)調(diào)節(jié)消弧線(xiàn)圈諧振接地系統(tǒng)研究[D].重慶，重慶大學(xué)，2005.

[3]齊鄭，劉寶柱，王璐.廣域殘流增量選線(xiàn)方法在輻射狀諧振接地系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（3）; 84-88.