范春燕

(國家電網(wǎng)忻州供電公司,山西忻州 034000)

小電流接地故障定位方法及其應(yīng)用研究

范春燕

(國家電網(wǎng)忻州供電公司,山西忻州 034000)

首先,本文對小電流接地故障進行了概述,指出其發(fā)生特點及傳統(tǒng)應(yīng)對措施的缺陷;然后,對應(yīng)用微機進行接地故障檢測的方法進行了探討,分別對微機應(yīng)用前提下的不同檢測方案的設(shè)計進行分析;接下來,又對中性點經(jīng)消弧線圈接地的單相接地故障檢測方法進行了探討,并從小電流接地系統(tǒng)下零序電壓及電流的特點及接地檢測方案兩個方面進行分析總結(jié)。

小電流 接地故障 故障定位

小電流接地系統(tǒng)在突發(fā)故障情況之時，其產(chǎn)生的故障電流較小，因此無需啟動保護裝置來應(yīng)急處理，且能夠支持系統(tǒng)帶故障運行1至2小時，這無疑增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。但同時，在系統(tǒng)容量不斷加大、饋線增多的前提下，使系統(tǒng)內(nèi)的電容電流增加到較大的程度。如果此時發(fā)生系統(tǒng)故障，且在故障為被妥善解決的條件下持續(xù)運行的時間過長，就會對設(shè)備造成破壞，給系統(tǒng)安全帶來威脅。

1 小電流接地故障概述

在我國的配電網(wǎng)運行中，主要應(yīng)用的是中性點不接地及經(jīng)消弧線圈接地方案兩種。對于35kv的配電網(wǎng)而言，如果發(fā)生了單相接地故障，經(jīng)過故障區(qū)域的零序電容電流達到10A或以上時，則10kv電網(wǎng)大于10A；如果3-6kv電網(wǎng)超出了30A，就應(yīng)采取經(jīng)消弧線圈接地方案。

相對來說，小電流接地系統(tǒng)的故障損失不算特別嚴重，且能在故障發(fā)生后繼續(xù)維持2小時左右，但如果不及時進行妥善處理而任其長時間以非正常狀態(tài)運行，仍會造成設(shè)備的損傷[1]。因此，小電流接地故障發(fā)生后，首先應(yīng)進行的就是故障地點的定位，從而防止事態(tài)的擴大。故障地點的檢測方法較多，應(yīng)用歷史較長的有利用二次側(cè)接成開口三角形的三相五芯電壓傳感器完成檢測。一旦故障發(fā)生，開口三角形一端就會產(chǎn)生接近10v的零序電壓，觸發(fā)過電壓續(xù)電器的啟動，從而使中央信號回路的預(yù)警鈴聲和光字牌開始工作，這樣來對配電網(wǎng)中發(fā)生的接地故障進行提示。

2 應(yīng)用微機進行接地故障檢測

在微機系統(tǒng)的應(yīng)用條件下，傳統(tǒng)的順序拉合閘方案仍保有一定的應(yīng)用余地。微機用來對零序電壓實施監(jiān)控，監(jiān)控若發(fā)現(xiàn)接地故障的發(fā)生，零序電壓開始上升，微機就會自動發(fā)出指令使一回線路的開關(guān)跳開；若發(fā)現(xiàn)零序電壓消失，則會將開關(guān)再次閉合，然后跳開另一回路的線路開關(guān)。因此可知，在零序電壓消失的情況下，對接地線路的判斷比較容易進行。但應(yīng)看到的是，這種實施方案雖然在智能化操作方面取得了較大進步，但本質(zhì)上卻是手動切換線路的信息化升級版本，無法很好地解決供電暫時中斷及開關(guān)性能的維護問題，因此還應(yīng)探索更為理想的操作方案。

根據(jù)對故障發(fā)生條件和具體情況的分析，目前比較適用的微機檢測方案可歸納為兩種。一種是以零序電流的大小為檢測依據(jù)，另一種是以零序功率的方向為檢測依據(jù)。其中，后一種方案在靈敏度及適用范圍上都優(yōu)于前者，對線路多或線路少的故障情況的處理方面都更為可靠[2]。在應(yīng)用了零序功率方向的檢測方案時，微機會對母線及各個回路的零序電流做出檢測。如果零序電壓低于設(shè)定值，則說明系統(tǒng)當前處于正常工作狀態(tài)；反之則表示系統(tǒng)出現(xiàn)了接地故障。微機在發(fā)出接地指示信號的同時，還會計算出各回出線的零序無功功率，并從中發(fā)現(xiàn)零序無功功率遲滯于其他線路的異常線路，也就是發(fā)生故障的線路。從而完成了對故障的定位。另外，微機檢測法還可利用多種其他因素的數(shù)值來進行判斷，如其中一條線路的基波零序電流增幅等等。

3 中性點經(jīng)消弧線圈接地的單相接地故障檢測

3.1 小電流接地系統(tǒng)下零序電壓及電流的特點

如果配電網(wǎng)當前的電容電流高于上限，系統(tǒng)的中性點需要經(jīng)消弧線圈來接地，防止其產(chǎn)生穩(wěn)定性極差的電弧，并進而在配電網(wǎng)中出現(xiàn)電弧接地過電壓的情況。目前，自動化的跟蹤補償式消弧線圈正逐漸普及開來，大有取代傳統(tǒng)手動調(diào)匝式的消弧線圈的趨勢。由于流經(jīng)消弧線圈的電流能夠為接地用的電流提供有效的補償，從而降低接地電流的需求量[3]。這樣就可從補償能力的角度將其分為三種模式，包括完全補償、欠補償以及過補償，其中過補償應(yīng)用較多。根據(jù)上述分析，從中可推導出中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)單相接地故障時的幾大結(jié)論:第一，無故障線路的零序電流較之零序電壓更為超前，其電流大小與所在線路的充電電流相當；第二，故障點的零序電流與系統(tǒng)內(nèi)其他無故障線路的總充電電流及消弧線圈的補償電流的總和持平，且相位與補償度有較大關(guān)聯(lián)。

3.2 接地檢測方案

經(jīng)過大量的實踐調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)在發(fā)生小電流接地故障時，其電源電動勢中存有高次諧波分量及負荷上的非線性，因而導致接地故障的電流里的諧波成分較高，而以5次諧波的比例最大。在經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)下，消弧線圈對5次諧波分量的感抗遠大于基波分量，而同時線路電容對諧波分量的容抗則比基波分量小得多，因此可以判斷消弧線圈對5次諧波電流容量不具備任何補償作用。

4 結(jié)語

本文通過對小電流接地故障定位方法及其應(yīng)用進行分析，指出小電流接地故障的特點及相應(yīng)的應(yīng)對方法，概述了小電流接地故障的發(fā)生情況及危害，從而提出了兩種有效的故障檢測手段，即應(yīng)用微機進行接地故障檢測和中性點經(jīng)消弧線圈接地的單相接地故障檢測，并分別論述了其各自的優(yōu)點和適用性。

[1]司春旺,宋家驊,林慶海,程曉磊.D-S證據(jù)理論在小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線中的應(yīng)用[J].電力科學與工程,2012,15(04):179-180.

[2]湯穎蘭.小電流接地系統(tǒng)無時限速斷保護應(yīng)用中常見問題及對策[J].中國科技信息,2010,12(18):265-266.

[3]金小兵,程全.小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法分析與探討[J].黑龍江科技信息,2014,10(13):392-393.