宣俊楠，陳 益，楊鵬杰

（云南電網有限責任公司昆明供電局，云南 昆明 650011）

0 引 言

相關數據顯示，單相接地導致的配電線路故障為總故障數的70%左右，其中故障大多由瞬時性單相接地引起。但是，在中性點非有效接地的情況下，上述的接地故障在滅弧后便可自動消失。如果是永久性單相接地、中性點非有效接地，系統(tǒng)同樣可以保證線電壓處于正常狀態(tài)，持續(xù)為用戶提供安全、穩(wěn)定的電能。但是，中性點非有效接地存在一定問題，且消弧線圈只能彌補工頻電容產生的電流。而經過接地點的高頻電流和阻性電流較多，消弧線圈只能把電流彌補至5 A左右，保證形成的電弧繼續(xù)燃燒，繼續(xù)供電則會擴大供電事故的范圍，甚至引起火災，危及生命。此外，如果中性點非有效接地配電系統(tǒng)中發(fā)生單相接地事故，故障信號微弱，將難以準確定位故障位置。

1 智能接地配電系統(tǒng)基本原理

1.1 智能接地配電系統(tǒng)的構成

應用過程中，可以在變配電站每段10 kV的母線中安裝一臺智能接地設施，并設置在配電網的可接入位置。智能接地設施的構成如圖1所示，電阻分級接地開關裝置由K1、K2接地開關和電阻R組合而成，智能接地設施由接入斷路器D、接地變壓器JDB、脈沖消弧保護線圈XHXQ等電氣元件組成[1]。其中，接地變壓器和脈沖消弧保護線圈不是必選設備；如果變電站有接地變壓器和脈沖線圈可以直接應用，不需在智能接地裝置中再次設置；接入斷路器為可選裝置，如果智能接地設施出現問題，利用它可以及時斷開智能接地設施。

圖1 智能接地裝置的構成

1.2 智能接地配電系統(tǒng)工作邏輯

如果監(jiān)測到零序電壓大于閾值，則智能接地配電系統(tǒng)中出現了單相接地。智能接地設施可快速識別接地故障的相線，操控故障相電阻分級接地保護開關使故障相接地，從而安全、可靠地熄滅電弧，防止危害擴大。此外，經過1～3 s的短時間延時后，智能接地保護裝置可以操作故障相接地開關，使智能接地配電系統(tǒng)處于斷開狀態(tài)，同時監(jiān)測零序電壓值是否超過閾值。如果沒超過，說明只是瞬時性的單相接地故障，處理完成后就可正?；謴凸╇姡蝗绻^閾值，則說明為永久性的單相接地故障，需要進一步處理[2]。

針對永久性的單相接地故障，智能接地保護裝置可在較短時間內經中性點投入中電阻，提高接地點線路的零序電流數值，而饋線上裝設的有零序保護作用的配電設施和故障顯示儀表可以進行單相故障接地選線、定位和隔離。完成一系列步驟后，智能接地設施便讓中性點投入的中電阻退出保護系統(tǒng)即可。

2 智能接地裝置單相接線選相防誤措施和校正

智能接地設施在保護故障相金屬性接地時，如果單相接地選擇的相線產生錯誤，將會引起相間出現短路接地故障。接地故障相的電阻分級接地保護開關可避免選相錯誤并進行校正。電阻分級接地保護開關裝置的構成如圖2所示。K1、K2為保護開關裝置，R是電阻值為50～100 Ω的過渡電阻。

圖2 接地軟保護開關組成圖

根據實際情況需要X相金屬性接地保護時，首先應控制開關裝置K1閉合，其次利用過渡電阻R將相線接地，最后控制開關K2閉合，完成金屬性接地保護。如果X相金屬性接地保護處于斷開狀態(tài)，首先應控制開關K2斷開，其次利用過渡電阻R將相線接地，最后控制開關裝置K1，使相線與地完全斷開。如果把B相單相接地錯認為A相接地故障，需操控智能接地設施的A相實現軟導通接地保護。此時，應控制A相的開關K1閉合，利用過渡電阻R實現相線接地。此外，A、B兩相之間通過電阻R會產生短路接地現象，但電阻R具有限制電流的功能，電流值為100～200 A的電流可被有效檢測出來，因此短路電流不會產生較大破壞。另外，智能控制接地設施監(jiān)測到A相的開關K1閉合引起相間短路接地后，會及時控制A相的開關K1斷開，并實施安全防護。只有在控制開關K1閉合后沒有監(jiān)測出相間短路接地的情況時，才會將A相的開關K2閉合，完成A相金屬性保護接地。但是，如果監(jiān)測A相線的開關K1閉合為錯相，可及時控制A相線的開關K1閉開，繼續(xù)上述控制流程，并把接地相實現金屬性保護接地。

3 智能接地設施保護動作引起的系統(tǒng)暫態(tài)過程分析

3.1 接地開關閉合條件下的系統(tǒng)暫態(tài)分析

智能接地設施識別出接地故障的相線后，如果把接地相保護開關接地，會導致系統(tǒng)暫態(tài)過程產生高頻電流，給予配電網暫態(tài)沖擊而干擾二次設備。通過接地相保護開關直接接地形成的高頻電流，可有效說明直接接地的實際使用情況，全面解釋接地瞬時引起的保護動作問題。此外，利用電阻分級接地開關實施保護后，可導通接地造成的系統(tǒng)暫態(tài)，有效抑制經過接地控制開關K1的高頻電流。

3.2 接地開關閉合后的系統(tǒng)暫態(tài)過程解析

智能接地設施保護故障相金屬接地后將再次斷開，如果控制接地相線保護開關從金屬接地處完全斷開，會造成配電網系統(tǒng)的中性點產生低頻振蕩，引起全相過電壓和電流互感器的一次繞組側形成低頻涌流現象，從而損壞電流互感器和互感器保護熔斷器。此外，通過電流互感器中性點的低頻涌流數值可達到20 A左右，而且會形成多次低頻涌流現象，燒壞額定保護電流為0.5 A的電流互感器熔斷器或破壞其一次繞組側[3]。

有效結合電阻分級保護接地開關和隨調式消弧線圈，在電阻分級接地保護開關產生動作前，消弧線圈可彌補經過電阻分級接地保護開關形成的工頻電容電流，控制電阻分級接地保護開關斷開。當電阻分級接地保護開關處于斷開狀態(tài)時，首先控制開關K2斷開，其次通過電阻R進行接地保護，最后控制開關K1斷開，進而完全斷開出現故障的相。

4 結 論

智能接地配電系統(tǒng)可利用安裝在變配電站的智能接地保護設施和安設在饋線分段位置的配電設施、故障指示儀表，提升配電系統(tǒng)的可靠性。此外，智能接地設施應用的電阻分級接地保護開關技術，可有效防止相線選擇錯誤時兩相短路接地引起的電氣故障，并可避免保護開關操控過程中產生的系統(tǒng)暫態(tài)過程。