淺析采用小電流接地選線裝置的必要性

謝晉麗

【摘 要】小電流接地選線裝置，簡(jiǎn)稱小電流接地選線或小電流。小電流接地選線裝置是電力行業(yè)使用的保護(hù)設(shè)備。該設(shè)備適用于3kv-66kv中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的單相接地選線，用于電力系統(tǒng)的變電站、發(fā)電廠、水電站及化工、冶金等廠礦企業(yè)的供電系統(tǒng)，能夠指示出發(fā)生單相接地時(shí)的故障線路，便于運(yùn)行值班員及時(shí)、準(zhǔn)確的處理。

【關(guān)鍵詞】選線裝置 接地系統(tǒng) 零序電流

1選用小電流接地選線裝置的意義

1.1小電流接地系統(tǒng)的特點(diǎn)

在電力系統(tǒng)中，單相接地是一種常見的臨時(shí)性故障，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)生單相接地的故障占總故障率的70%以上。短路故障也多為單相接地后演變?yōu)槎嘞嘟拥囟纬傻摹＠缭谏a(chǎn)、生活中電動(dòng)機(jī)繞組單相絕緣擊穿對(duì)地放電，電纜被盜剝，電纜芯外漏對(duì)地放電，架空線路斷線等等。當(dāng)發(fā)生單相接地后，會(huì)引起弧光過(guò)電壓的問(wèn)題，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.2小電流接地系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：主要可以避免接地故障跳閘，提高供電可靠性，大部分情況下，接地電弧能自動(dòng)熄滅，電網(wǎng)自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

缺點(diǎn)：發(fā)生單相接地時(shí)，非故障相電壓升高1.732倍，危害電網(wǎng)絕緣，接地點(diǎn)間歇性的拉弧，線路電容反復(fù)充放電，電壓升高可能達(dá)到3.5倍，這樣絕緣薄弱地方甚至被擊穿造成短路。同時(shí)繼電保護(hù)配置較困難，接地電流小，接地電弧不穩(wěn)定，選擇接地線路比較困難，一般都采用拉路法尋找故障線路，瞬時(shí)中斷供電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成停電事故

1.3發(fā)生單相接地時(shí)的處理

逐條拉路（轉(zhuǎn)移負(fù)荷或者改變運(yùn)行方式）尋找故障線路，這樣非故障線路也會(huì)造成短時(shí)停電，反復(fù)的倒閘操作（很容易造成誤操作事故），如果接地時(shí)間太長(zhǎng)，非故障相升高到線電壓極有可能造成電器設(shè)備絕緣薄弱環(huán)節(jié)的擊穿而發(fā)展成事故。這對(duì)要求連續(xù)供電的企業(yè)會(huì)造成影響。

通過(guò)小電流接地選線裝置可以找出接地線路從而發(fā)出信號(hào)（或報(bào)警），然后由運(yùn)行人員采取措施后（轉(zhuǎn)移負(fù)荷）再切除故障線路，這樣可以大大提高電力供應(yīng)中的安全、經(jīng)濟(jì)性。

2接地選線保護(hù)的原理

2.1零序電流原理

利用故障線路零序電流大于非故障線路零序電流的特點(diǎn)，區(qū)分出故障線路和非故障線路，該原理在系統(tǒng)的電容電流較小，線路又長(zhǎng)的情況下較難滿足選擇性的要求。

2.2零序功率方向原理

系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用故障與非故障線路零序電流反向（故障線路的零序電流滯后零序電壓90°，非故障線路的零序電流超前零序電壓90°）的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目前，采用這一原理的裝置很多，但對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)無(wú)效。

2.3諧波電流方向原理

由于變壓器鐵芯非線性的影響，電網(wǎng)中除存在基波外，還存在一系列的諧波成分，故可利用5次或7次諧波電流的大小或方向構(gòu)成選擇性接地保護(hù)。對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，因消弧線圈的作用是對(duì)基波而言的，5次或7次諧波電流的分布規(guī)律與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，所以該原理仍然可行。但5次或7次諧波含量相對(duì)基波而言小的很多，所以靈敏度低，在接地點(diǎn)存在一定過(guò)渡電阻的情況下將出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象。

這種判斷諧波電流方向原理的選線裝置不受運(yùn)行方式的影響，已應(yīng)用于裝有三相電流互感器或零序電流互感器的變電所。

2.4首半波原理

利用接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值這一瞬間，故障線路暫態(tài)零序電流第一個(gè)周期的首半波與非故障線路相反的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，但該原理不能反映相電壓較低時(shí)的接地故障，且受接地過(guò)渡電阻的影響較大，同時(shí)也存在工作死區(qū)。

綜上所述，常用的幾種選線原理都存在著自己的不足，因此，將各個(gè)原理有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，使選線成功率達(dá)到更高。

3零序電流的采集

3.1零序電流的采集

若全部為電纜時(shí)，每條回路通常都安裝一個(gè)零序電流互感器，一般安裝在電纜頭下方；全部為架空出線時(shí)，三相均安裝互感器（互感器的精度、變比特性均一致）；對(duì)于既有電纜，又有架空的出線，三相零序過(guò)濾器產(chǎn)生的零序電流與專用的零序電流互感器產(chǎn)生的零序電流極性要一致。

3.2零序電流互感器的選用原則

零序電流互感器采集的是零序電流，無(wú)原繞組，只是將被測(cè)回路的導(dǎo)體穿過(guò)它的內(nèi)孔，作為原繞組，匝數(shù)只有1匝。當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)流過(guò)接地點(diǎn)的電流均在10以下，精度難以保證，所以要求選用高導(dǎo)磁鐵芯的高精度零序電流互感器，盡可能減少變比誤差和相位誤差，使其在原方電流大于1A時(shí)基本能達(dá)到變比誤差小于1%，角誤差小于1%，使輸入檢測(cè)裝置的電流能精確反映各回路零序電流的大小和相位。提高接地檢測(cè)裝置的正確動(dòng)作率。

3.3零序電流互感器的正確使用

（1）所有零序互感器的極性必須一致，尤其要注意零序互感器和三相互感器混用的場(chǎng)合，對(duì)于有兩段以上的母線的系統(tǒng)，必須保證所有引入裝置的互感器的極性一致。（2）零序電流互感器一般安裝在電纜頭下方，并穿過(guò)零序電流互感器的鐵芯窗口后在接地，如果安裝在電纜頭的上方，則電纜頭的保安接地線應(yīng)直接接地，不用穿過(guò)零序電流互感器的鐵芯窗口，嚴(yán)格講，這種接法是不允許的，會(huì)給將來(lái)的維護(hù)造成誤解。接地線應(yīng)與電纜外皮的鎧甲、零序電流互感器的鐵芯絕緣。

4綜合自動(dòng)化變電站小電流接地選線的實(shí)現(xiàn)

部分變電站采用了基于WINDOWSNT操作系統(tǒng)的微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其小電流接地選線功能的實(shí)現(xiàn)硬件上配置簡(jiǎn)單、靈活，選線的軟件也不復(fù)雜。當(dāng)某段母線的電壓互感器開口三角電壓（零序電壓）越限時(shí)（一般設(shè)置為10-20V），由公用采集裝置檢測(cè)出，并向選線功能主站發(fā)出信號(hào)，功能主站收到信號(hào)后，向該段母線上的所有出線保護(hù)裝置召集零序電壓、零序電流的向量和，然后計(jì)算出接地時(shí)電容性無(wú)功功率的方向，同時(shí)根據(jù)各線路零序電流的大小，判出接地的故障線路。

目前，小電流接地系統(tǒng)選線保護(hù)的選線成功率還不是很高，準(zhǔn)確率能達(dá)到90%的裝置為數(shù)還很少。但是對(duì)于出線較多的變電站來(lái)講，采用接地選線保護(hù)還是有著極其重要的意義。各個(gè)廠、站應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況對(duì)選線保護(hù)進(jìn)行配置。

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