解析小電流接地系統的穩定運行

吳非

【摘要】：配電網廣泛采用中性點不接地運行方式和經消弧線圈接地運行方式，即小電流接地系統。配電網結構復雜，故障多發，尤其單相接地故障最甚。本文中對小電流接地系統單相接地故障、故障處理措施及選線工作進行相關的研究和分析，其主要的目的就是將小電流接地系統中的問題進行解決，確保小電流接地系統的穩定運行，從而提升國民日常工作、生活中的用電過程的質量。

【關鍵詞】：小電流接地系統;單相接地故障;穩定運行

引言

小電流接地系統單相接地在實際的運行過程中會出現比較多的問題，這些問題的存在對于用電用戶群體已經造成了比較嚴重的不良影響，因此，如果要使得小電流接地系統的效果得到穩定的發揮，就需要將其中存在的問題進行解決，由此，現階段的小電流接地系統單相接地故障分析及選線研究工作就變得尤為重要了。

1、小電流接地系統的概述

小電流接地系統是指中性點不接地的系統，經過消弧線圈接地的系統也可以被稱為是小電流接地系統。當發生單相接地故障的時候，系統中是無法形成短路回路的，由此，接地短路的電流與正常的負荷電流相比較的話是非常小的，這也是小電流接地系統名稱的由來，由于其具有電流比較小的特點，因此在國內的很多工作中都有這一系統的應用，根據相關的調查也能夠發現，但凡是國內的110kV以下的中壓系統，都可以對其進行應用。因此，小電流接地系統對于國內電力事業的發展還是比較重要的。

1.1小電流接地系統的供電可靠性和優點

可靠性高。出現單相接地故障這樣的情況，一般來講，是系統出現了一定的不可避免的問題，通常是其在很短的時間之內，沒有辦法形成一個回路，所以此時它的接地電流在數值上相對偏小，如果再與負荷數值相比較，那么其數值一樣的偏小。在這樣的情況之下，還能保證對稱的只有它的線電壓，也正因如此，負荷供電不會受到一點影響，系統繼續運作1～2h的時間，不需要馬上除接地相，斷路器的道理也不盡相同，這樣對設備短時間內不會有任何影響，進而確保對用戶的不間斷連續供電，相對來說，提高供電可靠性。

1.2小電流接地系統的缺點

小電流接地系統也存在缺點，大體表現在發生單相接地故障的時候，沒有辦法快速認定故障發生在哪條線路之上。因為此類故障導致的結果就是相電壓升高，而這樣的結果對系統性能產生十分顯著的影響，所以需要快速的找到問題所在，同時加以解決。

在較為復雜局域網中，特別是經消弧線圈接地的電網，在接地的情形里，要怎么準確快速的找到出現故障的線路格外重要，主要表現在實現配電自動化問題上。

2、小電流接地系統常見故障問題

從我國當前的電網發展情況來說，在小電流接地系統中存在著大量的單相接地故障。據相關調查數據顯示，單相接地故障在小電流接地系統故障問題占比高達80%左右。首先，當單相接地故障發生后，接地相的電壓會迅速下降至0。這樣一來，就會造成一個非常嚴重后果，即：依據電壓平衡定律，當接地相的電壓會迅速下降至0時，電網中相對應的非平衡相電壓會迅速提升至正常值的1.732倍，還可能使電壓互感器鐵心嚴重飽和，導致電壓互感器嚴重過負荷而燒毀，同時弧光接地還會引起全系統過電壓。如果電網在這種電壓提升的狀態下運行時間過長，電力系統中的對地連接薄弱處則極易被擊穿，會引發短路，從而使電網內的各種供電設備受到損壞，除此之外，還會產生一種弧光效應，最終引發火災等嚴重后果。

3、單相接地時的故障的防止措施

3.1中性點不穩定過電壓的防治措施

在實際的小電流接地系統的應用過程中，如果發生了中性點不穩定過電壓的現象的話，對于整個系統的影響是巨大的，甚至會造成比較嚴重的經濟方面損失。在這種情況下，首先可以將電壓互感器的伏安特性進行改善，使得整個系統能夠在中性點上的穩定性表現良好，其次，還可以減少并聯運行的數量，在必要的情況下可以將這一數量降至最低，這樣能夠使得中性點不穩定過電壓現象出現概率降低，最后，系統還可以對無間隙的避雷器進行應用，使得系統能夠保持中性點的穩定性。

3.2斷開兩相接地短路過電壓的防止措施

在進行小電流接地系統的應用過程中，相關的工作人員應該避免消弧線圈出現只安裝在一路進出線路的電廠當中，這樣就能夠使得斷開兩相接地短路過電壓現象出現概率降低，另外為了使得系統不產生破壞的現象，還需要對避雷器來進行應用。

3.3線路碰線過電壓的防止措施

這種現象是在實際的電網運行過程中發生的，但是這種現象對于實際電網的影響并不會很大，一般來說，這種故障是不會造成停電事故的，相關的工組人員可以增大不同線路之間的距離，使得系統中的各個部分都能夠穩定的在電網中進行工作。

4、小電流接地系統故障選線方法

目前電力系統中的小電流選線裝置采用的方法主要有零序電流比幅比相法、有功法、穩態零序電流比較法、五次諧波法等。

4.1零序電流比幅比相法

零序電流比幅比相法在不接地系統中應用效果較好，使用較為廣泛，在消弧線圈接地系統中效果不好。單相接地故障發生在相電壓接近峰值時候，最大暫態零序電流比穩態零序電流可大10倍以上。在相電壓過零值時，暫態零序電流的幅值也能達到未補償的工頻零序電流。故障線路從母線區段和所有健全線路之間串聯諧振產生零序電流。間歇性接地電弧不穩定，產生高頻暫態過程，直到故障消失。由于暫態信號強，使本方法充分利用暫態零序電流信號，提高了檢測可靠性。

4.2有功法

有功法是根據線路、消弧線圈都存在對地電導，線路中對地電導及消弧線圈存在電阻損耗，在故障電流中含有有功分量。非故障線路和消弧線圈的有功電流方向一致并且經過故障點返回，故障線路中有功分量比非故障線路要大且方向相反，依據這一特性找出故障線路。故障電流中有功分量非常小并且三相電路影響，致使靈敏度低。為了使靈敏度提高，有的裝置采用瞬時在消弧線圈上并聯接地電阻的方法加大故障電流中有功分量。

4.3穩態零序電流比較法

當中性點不接地系統發生單相接地故障時，流過故障元件的零序電流等于全系統非故障元件的對地電容電流之和。故障線路上的零序電流最大，非故障線路零序電流方向與故障線路的零序電流方向相反。利用零序電流的相位和幅值的比較可以找出故障線路。

4.4五次諧波法

電力系統由于受到故障點線路設備等的非線性影響，線路電流中存有諧波分量，以五次諧波含量最大，發生單相接地故障時，會造成一定程度諧波分量增加。在中性點經消弧線圈接地的系統中，消弧線圈五次諧波呈現的感抗為5倍，線路分布電容五次諧波呈現的容抗為基波的1/5，消弧線圈起不到補償諧波電容電流作用，故障線路的電流大小等于所有非故障線路的電流之和，方向與非故障線路的電流方向相反。

結語

綜上所述，小電流接地系統由于具有電流比較小的特點，使其能夠在電網領域的應用中具有一席之地，但是這一系統實際應用過程中存在的問題時比較多的，因此，在后續的發展過程中，相關的工作人員需要不斷的進行優化和完善工作，是其中存在的問題得到解決。

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