提高小電流接地系統(tǒng)選線準確率的裝置應用

李賀 沈飛 徐瑋 鄭旭 王迪

國網(wǎng)大連市金州新區(qū)供電公司 遼寧大連 116600

1 小電流接地方式概述

小電流接地方式（不接地或經(jīng)消弧線圈接地）因其高供電可靠性是目前電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的主流接地方式，其原因在于這種接地方式在發(fā)生瞬時性單相接地故障可以自行或經(jīng)消弧設(shè)備的幫助清除故障點，使系統(tǒng)恢復正常狀態(tài)[1]。也就是說，小電流接地方式具有瞬時性單相接地故障的自愈能力。但是在長期運行實踐中小電流接地系統(tǒng)也暴露出以下問題：

一是消弧線圈無法清除永久性單相接地故障使系統(tǒng)恢復正常狀態(tài)，而且在故障點絕緣的重復擊穿-恢復-再擊穿的過程中，常伴隨高幅值高頻電流反復流過和燒蝕故障點，極易引起事故擴大化。

二是即使是對于瞬時性單相接地故障，消弧線圈僅能夠 補償流過故障點的工頻電容電流，而現(xiàn)代配網(wǎng)系統(tǒng)中實際通過接地故障點的電流除工頻電容電流以外，還包含大量的高頻 電流和阻性電流，即使把流過故障點的工頻電流補償?shù)綕M足國標要求的5A以下，仍然可能維持電弧的持續(xù)燃燒。

三是小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時產(chǎn)生的故障信號小且接地故障點狀態(tài)復雜，故障選線準確率低和故障定位困難，難以利用現(xiàn)有的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)實現(xiàn)單相接故障地區(qū)域的自動快速隔離和恢復供電。

綜上，為解決小電流接地方式中存在問題，提高接地選線準確率，綜合使用多種單相接地故障處理技術(shù)來進行單相接地的智能化處理就顯得十分關(guān)鍵。

2 智能接地裝置的基本情況

2.1 智能接地選線裝置結(jié)構(gòu)

智能接地裝置正是綜合使用多種單相接地故障處理技術(shù)而研發(fā)出來的，其主要構(gòu)成元件為消弧軟開關(guān)（由K1、K2、K3、K4四個開關(guān)和過渡電阻R構(gòu)成）、帶阻抗接地變壓器JDB、三相一體式接觸器K5、主控器等。

2.2 基本應用原理

智能接地裝置的控制器通過檢測系統(tǒng)母線三相電壓和零序電壓，可以迅速發(fā)現(xiàn)智能接地裝置覆蓋的零序系統(tǒng)范圍內(nèi)發(fā)生的單相接地故障，并判明故障相別。為盡快熄滅電弧以避免危害升級，智能接地裝置控制故障相開關(guān)（K1或K2或K3）經(jīng)過渡電阻R閉合后再通過閉合開關(guān)K4將故障相金屬性接地，熄滅接地電弧并轉(zhuǎn)移故障點電流，保護故障點防止出現(xiàn)事故擴大化。經(jīng)短暫延時后，三相一體式接觸器K5閉合，投入接地變壓器JDB，延時50毫秒后，先開關(guān)K4斷開投入過渡電阻R再斷開故障相接地開關(guān)（K1或K2或K3），并判斷是否再次出現(xiàn)單相接地故障，如若沒有出現(xiàn)則表明這是一次瞬時性單相接地故障，記錄事件，系統(tǒng)恢復正常運行；若是單相接地故障再現(xiàn)則表明這是一次永久性單相接地故障。與此同時，智能接地裝置發(fā)出瞬時選線零序電流，完成選線后，接地故障相軟開關(guān)重新閉合，進入單相接地安全供電模式持續(xù)運行一段時間或與常規(guī)繼電保護配合實現(xiàn)單相接地故障的快速隔離和轉(zhuǎn)供電[2]。

3 提高小電流接地系統(tǒng)選線準確率的裝置應用

該綜合接地裝置在提高小電流接地系統(tǒng)選線準確率方面的應用主要集中在以下三方面：

3.1 通過智能電流檢測提升選相容錯、糾錯力

小電流接地系統(tǒng)選線過程中如果出現(xiàn)差錯，有可能引發(fā)母線短路。而該智能接地裝置則通過檢測流過過渡電阻R的電流和相關(guān)量來更快速的判斷單相接地故障選相動作的正確性，同時在出現(xiàn)選相錯誤時因過渡電阻R的限制作用，也能夠避免母線發(fā)生相間短路。之后只需要將合錯相別的接地開關(guān)分斷并進行重新選相即可，如此就在極大程度上減少了接地選線過程中短路事故的發(fā)生。

3.2 通過技術(shù)綜合提升選線準確性

該裝置在選線過程中綜合應用了DSP處理技術(shù)以及交流模擬信號數(shù)字傳輸技術(shù)。這兩項技術(shù)主要在系統(tǒng)發(fā)生永久性單相接地故障時采用短時投入帶阻抗接地變壓器方式來增大故障點接地電流信號，并與智能接地預處理器配合，最終準確地從1500Ω以下的高過渡電阻接地線路中選出故障線路，使得其選線準確性大大提升。同時可以配合安裝在配電線路上的FTU、DTU和故障指示器提高單相接地故障定位準確率。

3.3 通過低阻抗短時投入提升故障處理有效性

消弧軟開關(guān)的過渡電阻對高頻弧光電流的幅值限制和衰減，避免了高頻電流對故障點的進一步破壞和對二次設(shè)備的電磁干擾，可以實現(xiàn)快速有效消弧；過渡電阻和帶阻抗接地變壓器的短時投入，為系統(tǒng)提供了低阻抗零序電流通道，解決了在接地故障恢復，故障相接地開關(guān)斷開過程中造成的系統(tǒng)中性點低頻振蕩。

4 結(jié)語

該智能接地裝置綜合應用多項現(xiàn)代科技，將傳統(tǒng)人工選線方式智能化，通過智能電流檢測與DSP處理技術(shù)和交流模擬信號數(shù)字傳輸技術(shù)的聯(lián)合應用極大提升了小電流接地系統(tǒng)選線的準確率和容錯率，并且通過低阻抗短時投入大幅提升了故障處理有效性，有助于進一步保障其系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，因此在實踐中值得借鑒與推廣使用[3]。