电力系统两相接地故障继电保护装置调试研究

张佳龙

（国网徐州供电公司 江苏省徐州市 221000）

发电厂、送变电线路、用电环节以及供配电所是电力系统的重要组成部分，它们在有机的配合下，将自然环境中的一次能源通过适宜数量的发电力等生产设备，将其有效的转化为电力能源，再通过输电、变电和配电等相关流程将电能供应到每个居民用户和相关企业中。为了能够科学系统的实现这一功能，继电保护装置发挥了重要的价值作用，对电力系统的各种检测设备、通信设备、自动化控制装置进行合理的调度，进而对相应的电力信息进行协调和控制，还能够对电能在生产过程中的全过程进行综合性的测量，实现电能用户获取安全优质的电能。值得注意的是，两相接地故障现象也是电力部门经常遇到的问题，相关部门应该高度重视，加强管理，确保电能与生产消费的有机协调与发展[1]。

1 电力系统接地故障分析

1.1 电力系统接地故障的概述

1.1.1 接地故障简述

接地故障即指相关导体与大体发生的意外连接。在我国的电力系统中，配电网和大型的工矿企业的供电系统一般均采用非常小的电流接地系统，即达到中性点不接地、中性点经消弧线圈不接地或者中性点经消弧线圈并（串）电阻接地以及中性点经高阻接地。

1.1.2 接地故障的主要特征

（1）以A 相为例，当此相不完全接地时，即容光电弧接地或者高电阻接地时，此时A 故障相的电压相对较低，不是故障相的电压会逐渐升高，它们的电压高于相电压却又不能达到相电压，电压互感设备的开口三角处的数值相对稳定，电压继电器发出一系列的接地信号。

（2）假如A相出现完全接地现象，该故障相的电压就会降到零，不是故障相的电相电压就会升高到线电压。这时电压互感设备就会出现100V 电压，电压继电器发出一系列的接地信号。

（3）由于电力系统中存在感性和容性参数的相关部件，特别是带有铁芯的铁磁电感部件，当参数组合不匹配时就会出现铁磁谐振，电压继电器发出一系列的接地信号。

（4）空载母线虚假接地现象。在母线空载运行时，可能会出现三相电压不平衡的情况，电压继电器发出一系列的接地信号。当其在一条线路上时接地现象就此消失。

1.2 两相接地故障分析

在目前的电力故障现象研究中，主要包含电相接地故障、两相接地故障以及三相接地故障三种情形，两相接地故障是单相接地故障现象没有没被安全解决，最后衍生发展成两相接地故障。在电力系统运行中，两相接地故障发生的概率相对较低，在教学以及电力保护装置中应用的方向非常少，但是这一故障现象仍是继电保护人员应该掌握的理论知识，相关人员也应具备相应的故障处理能力。对此，本文以许继803 微机线路保护装置为研究对象，将电力系统中的两相接地故障进行细致的讨论[2]。

1.2.1 故障点的电流分析

图1：电力系统两相接地故障分析图

图2：分序量电路图

在电力系统运行过程中，金属性故障接地现象出现在系统BC中，故障图如图1 所示此时故障点的各项电压分别为对应的故障点的各项电流分别为具体情况如图1 所示[3]。

根据图2 可以推导出方程组：

在方程式中，Z1、Z2、Z0分别代表正序、负序以及零序阻抗。

1.2.2 相关报文分析

通过相关数据以及以往资料统计，当电力系统发生故障后，保护装置应该启动，报文描述BC 发生故障；与此同时，测量得出故障线路有零序电流流量经过，接地故障在电路中出现。此时，电路两相接地故障与文章分析吻合。

1.2.3 解决接地短路故障的主要措施

（1）使用机械设备稳定且热度合理的电气设备。例如，在互感器、母线、电缆以及瓷瓶应用中，相关工作人员应该以短路计算为主要依据，充分计算冲击电流和相关校验设备的电力稳定程度，同时计算发生接地故障时的电流周期分量和检验设备的热稳定程度，在合理使用电力设备的基础上，确保电力系统平稳运行。

（2）正确计算继电保护装置的参数。应在电力系统运行期间，对各种短路现象以及故障情况进行详细的分析和判断，在计算过程中，不仅要清楚的知道故障电线支路中的线路电流值，还应该全面的了解电流在网络中的布局以及分布情况，并准确计算并获取系统中重要节点的电压数值。

（3）制定不同的接线方案。发电厂以及配电单位的有关部门应该对接地故障进行周密的分析和处理，设计出不同的接地故障解决方案，进而限制并约束短路以及相关电流故障问题，在必要的短路计算基础上，实现电力系统的运行状态平稳。

2 继电保护与自动化装置在电力系统中的可靠性分析

2.1 评价并分析保护装置的灵敏性

电子式互感器是电力系统继电保护装置，主要由连接到传输系统和二次转换器的一个或者数个电压或者电流传感器构成，主要用以传输正比被测量的电力数值、相关供给测量仪器、仪表以及继电保护或者控制装置。

随着互联网技术以及光纤传感技术的迅速发展，光电技术在电力系统中应用的最为普遍，以电子传感器为代表，其具有重量轻、体积小、无饱和现象、绝缘可靠、抗电磁干扰性能较好以及灵敏程度较高的诸多优势，为继电保护装置的平稳运行提供了有利的基础。如果电力系统一旦出现相关故障，电子式互感器就会实时的集中所有光口的发热量，并通过独特的方法自动向继电保护与自动化装置传递信息，自动保护装置接收到相应信号后会立刻进行保护操作，采用其他工作方式对电力系统进行调节。

2.2 选择性切断故障点

自动化装置会根据电力系统的运行状态来选择合适的位置解决其故障问题，这里所说的故障问题具有一定的特殊性，因为继电保护装置在工作流程以及运行原理相对复杂，因而对其进行分析和管理也存在一定的难度。如果电力系统出现了可以维修的故障现象，继电保护和自动化装置会反应出非常可靠准确的数据信息，经过相关人员统一处理后，继电保护系统会自动调节系统的运行功能，推导出在没有故障的情况下电力系统运行的平均时间，针对不同种类的故障问题进行系统修复并处理，在延长电力设备使用周期的同时，提升电力系统的运行效果。值得注意的是，自动化装置电子互感器的灵敏性应大于常规电磁互感器，这样可以确保在电力系统运时，自动化保护装置的修复效率和常规电磁互感器的功能是大体一致的，这时要求将铜电缆取缔，改用通信网络，如果在此期间，电力系统的指标参数发生相应变化后，就可以发现系统出现故障；假设相关数值指标超过了平均的正常水平，又不能够立即修复，继电保护装置就会在500m 内选择一个故障点进行切除，并采用合理的方式进行检测维修。

2.3 短时间内切除故障设备

一旦电力系统出现相关故障时，继电保护和自动化装置就可以准确的收集并获取相关信息，并发出一定的预警信号传递给维修工作人员。如果电力故障问题不是特别严重，继电保护装置就会自动的对相关问题进行处理，切除故障运行部位，确保电力系统安全运行，在相关流程处理完毕后，再发出相应信号传至监管口；如果电力故障问题特别严重，继电保护装置会立即向维修人员发送危险预警指令，然后通过灵敏模块部位结合系统运行状态，进行故障点的指令切除。

3 提升继电保护装置安全性和可靠性的管理措施

3.1 有效运用冗余设计

冗余设计又被称作余度设计技术，即指在系统或者相关生产设备中为了完成工作任务，增加一套或者多套相同功能的设计通道、工作元件或者部件，确保当系统某部分出现故障时，仍能够正常运行，减少系统的故障发生率，提高可靠性和安全性。因此，在电力系统继电保护装置应用过程中，核心设计人员应该结合电力系统运行的实际情况，结合相关参数及电力指标，优化并改进继电保护装置的运行模式和可使用度，加强并联电路保护，将冗余数据快速传导出去，进而设计出适宜的维修解决方案。

3.2 不断改进继电保护设备

首先，配电部门以及有关供输电单位的管理部门应该制定完善的继电保护和自动化装置的管理制度，加强基础设备以及工作细节管理，对电力设备的零部件定期进行集中维修、保养及更新；其次，在检修养护过程中，维修人员应该具备专业的维修知识以及维修经验，按照标准统一的工作环节对电力零部件以及相关设备进行检查与维护，提高设备运行效率，并制成规范的维修检查手册，以便其他工作人员学习和参考；最后，应正确处理设备故障，例如，当接电线路烧坏时，维修人员应先检查继电保护装置的完整性，确保其没有受损后再进行下一步的工作安排；当工作人员在处理断路器设备故障时，应先评估继电保护装置的实际运行速度和设定运行速度，再根据实际情况做好维修处理。

3.3 提升继电保护事故解决效率

应加强电力故障事故的处理能力，企业的有关部门应该加强技能培训管控，要求每个员工具备故障事故处理的解决能力，保证相关人员能够利用继电保护装置呈现的数据合理、准确的分析和判断，企业还可以制定奖赏分明的激励制度。

3.4 强化自动化装置的稳定性

相关部门应顺应时代发展的潮流，学习国内外先进的电力处理技术，引进先进的机电设备，将自动化处理技术应用到电力系统中，提升自动化装置运行的安全性和可靠性。另外，企业应加强继电保护和自动化装置的日常管理，对重要部件每月进行全面检查，并要求相关人员掌握数据分析和管理能力，当设备出现问题时，能够对故障点及时排查。在不断提高继电保护装置设备的安全性能的同时，确保电力系统平稳运行。

4 结束语

综上所述，电力系统的两相接地故障的分析与管理、如何加强机电保护和自动化装置的安全管控一直是社会不断研究和探讨的话题。电力企业以及有关单位应树立自主创新意识，提升电力技术管理水平，不断与时俱进，统筹规划，提升电力系统的安全性和可靠性，最后促进社会的可持续发展。