小电流接地保护原理在变电站中的应用

吕艳霞+周维宇+易向南+许世洁+王丽丽+于海礁+于志勇

摘 要：小电流接地保护装置的出现，改变了传统装置对变电站的窘迫形式。相对于传统装置只能监测故障，不能彻底解决故障的问题。小电流接地侧重于帮助管理并有效的解决了这一问题。当出现接地故障时，小电流接地装置能够自动的进行判断分析出接地选线故障，同时自动选择接地故障的路线，快速有效的减少故障的发生。本文注重论述小电流接地系统的工作原理及对故障的分析原理。

关键词：小电流接地系统；单相接地故障

随着生产规模的增大，城乡建设脚步的加快。电网工程的建设也迫不及待。供电项目不断扩大，线路分支较多，走向复杂。再加上地区的差异，使得对电网的管理和监测工作更加困难。通过安装小电流接地装置的方式，可以有效的解决这一点。变电站数字化系统的普及，使得电力自动化功能更加健全，小电流接地方式可以有效的解决电路发生故障所带来的麻烦。大大保障了国家电网的安全使用和运行。

1、新型小电流接地选线装置的特点

1.1 运行可靠性

小电流接地方式比传统装置优化很多，其选线装置采用最新的小波分析法，利用谐波进行分析与能量的变化，以提高其运行的可靠度。特别是在消弧线圈接地系统中，当出现大电阻接地情况下，能快速监测，以便有关维修人员进行检修。大大缩短了故障停留时间。

1.2 智能化程度

数字电网的建设，使小电流接地装置在智能化系统中的运行越来越广，小电流接地装置对选线装置的自动启动监测，同时完成自我调试的过程。还可以对其进行编程改造，通过对各种参数的设置，使得小电流接地装置更加系统化，智能化和人性化。其操作简单、控制简易，同时也不受外界环境的改变而影响正常运行。

1.3 安装维护工作

新型小电流接地装置的安装和使用都比较简单。安装過程先是零序回路对应、再回路引入正常线路，通过零序平衡、极性对等方式，就能保障小电流接地装置的正确选线。由于其选线的正确率极高，所以日常维护工作也减少很多，大规模的减少人力财力的损失，有效的节约了成本。由于其判断的准确率极高，使得维护工作变得更加简单，不但减少了工作量，更有效的保障了正常供电。

2. 小电流接地系统故障分析

2.1 不接地系统故障分析

相对于接地线路，架空线路则常用中性点不接地的方式，当故障出现时，系统能否可靠运行和所在地区的配电网络结构相关。那些配电网简单的位置，可靠性相对比较高，发生故障不会导致立刻断电，能够维持一段时间，有利于维修人员及时的检修维护。

2.2 消弧线圈接地系统故障分析

国家电网建设规模的大范围提高，传统的接地配电已不能满足社会发展所需，大力发展消弧线圈接地的方式已成为首要任务。这种接地方式不仅能有效释放高电流所产生的能量，同时也可以从根本上解决了设备间歇性产生电弧导致电缆的损坏，大大减少成本的损失。

消弧线圈接地可以有效地减小接地电流，主要因为流入接地点的电感性电流与电容性电流发生相互抵消。当发生单相接地，电容能快速对非故障线路的零序电流、零序电压产生影响。即当消弧线圈为欠补偿时，零序电流方向与非故障线路是相反；当为过补偿时，方向又是相同的；当为全补偿时，故障线路零序电流为0。

3.故障选线原理

3.1 故障稳态信息的选线

故障稳态信息的选线原理的方法包含有零序电流比幅法、零序电流比相法、零序电流群体比幅比相法

零序电流比幅法具有工频零序电流幅值比故障线路工频零序电流幅值小的特点。如果零序值比整定值高，则应利用零序电流比幅法进行线路的选择。此外，如果出现电流值最大或电流幅最大的情况，工频零序电流的值如果大于整定值，则该线路的选择主要是利用零序电流比幅法。这种方法具有工频零序电流幅值比故障线路工频零序电流幅值小的特点。除此之外作为故障线路，还有可能出现某一零序电流幅值最大或者零序电流值变化最大。虽然这种选线方法具有诸多特点，对故障线则可能会出现选线错误的情况，会影响其安全运行，这就需要有关人员对其进行监控并及时修正，以保证意外发生时对变电站产生的影响及时减小损失。

3.2 故障暂态信息的选线

故障暂态信息的选线主要包括有：首半波法、暂态无功方向和最常见的以小波变换的电流分析法。

简单对小波变换的暂态零序电流进行分析。小波变换的暂态零序电流是指系统通过对传输的小波进行分析，从而判断是否产生故障及产生故障的线路。由于故障线路与健全线路暂态电流幅值不同和极性相反的特点，利用这两点，能够准确的验证。且其灵敏度不会受外界条件的影响而发生改变。

3.3 综合判据的选线

综合选线的依据主要包括三部分，其中最常用的是基于面保护原理。它主要利用元件自身包含的信息，能够有效的判断。它含有的多CPU结构，能够进行并行处理，随着并行算法的不断完善，使得面保护的实现将越来越容易。很大一部分降低了系统的选错线机率。通过实践经验可得知，基于面保护原理所采用的小电流接地系统发生错误选线的机率。

4.数字化变电站中小电流接地选线

数字化电网的建设离不开智能装置的配备。新型小电流接地装置的优点逐渐被社会所认同，有效的运用小电流接地装置，快速排除故障线路。保障电力的正常供应。

4.1 硬件条件

小电流接地装置包括的硬件设施有监控系统、网络通讯、网络管理等装置。不同组成有着不同的分工，共同保障装置的正常运行。一般是通讯网络完成对信号的传递运输将数据传到后台监控和管理系统。完整的获取数据后，通过设定好的程序对其进行运算分析，从而最快的判断故障发生地段，及时对其进行维修。智能化电网工程的发展，获取及处理数据能力的不断加强。处理信息速度不断加快。辨别故障线路的准确率明显提高。这充分证明了小电流接地装置等硬件设施带来的方便与安全。

5.结语

由于小电流接地装置的能高效解决故障，高效智能、使用方便，维护简介等众多优点。成为智能化改造过程不可缺少的一部分。基于消弧线圈接地原理的支持，小电流接地装置技术更加普遍运用，为电网的安全发展提供了长久有效的保障。

参考文献：

[1] 徐安同.小电流接地选线装置在变电站中的应用[J]. 昆明冶金高等专科学校学报， 2010，26（01X）： 28-32.

[2] 焦邵华，肖仕武，秦立军.配电自动化系统的分布式小电流接地保护原理[J].电力设备， 2001，2（3）.