简析小电流接地选线技术

摘要：结合国内小电流选线装置的实际情况。阐述了单相接地后系统中零序电流的流向特征，小电流接地选线中存在地问题和今后的研究方向。

关键词：小电流接地;选线;消弧线圈

35kV电网的中性点一般采用非直接接地方 式。在非直接接地系统发生单相接地故障后，由于3个线电压仍然对称，流过接地点的电流很小，因此也称为小电流接地系统，故不必立即跳闸，规程规定仍可继续运行1～2 h 但是中性点非直接接地系统发生单相接地故障时非故障相对地电压升高为线电压，若接地点发生电弧不稳定燃烧，还要产生约3.5倍的过电压，可能使非故障相在系统中某处对地闪络造成2点接地故障。因此要求在发生单相接地故障时继电保护装置能选出故障线，发出报警信号，由运行人员处理。国内研究人员提出多种接地故障选线方法，选线装置的动作准确率不断提高，但在自动跟踪消弧线圈接地系统中，不正确动作情况还时常发生。

1、选线的分类和现状

现有的选线原理可以分为：基于稳态分量的 选线方法、基于暂态分量的选线方法和外施影响 法的三大类。其中，稳态分量法又可以分为：比幅比相法、补偿法、时序鉴别法、移相法、导纳法和功 率法;暂态分量法可以分为首半波法、小波分析法、能量法和谱功率法;外施影响法包括改变网络 参数法和注入信号法。

国内主要的小电流接地选线技术：对中性点 不接地系统，采用基波零序电流方向判别法;对中 性点经消弧线圈直接接地系统，采用5次谐波判别法;对中性点经自动跟踪消弧线圈及阻尼电阻接地系统，采用有功分量判别法。

2、小电流接地系统选线

2.1基本特征

在小接地电流系统中，若其中1条出线发生 单相接地故障，系统中会出现零序电压，在这个零 序电压的作用下，系统中会出现零序电流。非故障线中的零序电流是该线路的零序电容电流，方向为母线流向线路;对于故障线路而言，故障线路中的零序电流为非故障线路零序电流总和，方向为线路流向母线，在中性点经消弧线圈接地系统，故障线路中的零序电流为非故障线零序电流与消弧线圈中的电感电流之和，方向决定于消弧线圈补偿的方式。

2.2选线启动方案

配电网发生接地故障时，零序电压升高，故可 采用零序电压幅值大于门槛值作为启动条件。也可采用零序电压突变量作为启动元件。

在选线装置中，可同时采用上述2种方案，开放选线装置的正电源。当前主流的小电流接地选线装置，都是采用多种选线方法进行综合，例如北京丹华昊博KA2003-DH系列小电流接地选线装置，其综合了被动稳态选线，类似中电阻法的主动选线法以及暂态选线法，每种选线方法乘以加权系数，综合各种选线方法的结果，提高选线的可靠性。

此类装置的市场价格在3万元以上，单个装置的利润率比较高，但是对厂家的理论分析和研究能力有比较高的要求，最好具备动模实验平台对各种接地故障进行仿真，得到真实的实验数据，才能开发出可靠的选线装置。

如果装置支持暂态选线方法，暂态分析选择的最高频率时2kHz，那么采样频率至少应该选择12.8kHz甚至更高才能滤除高次谐波的干扰，2倍的频率只能保证识别出2kHz的信号，不能保证滤除高次谐波，只有模拟滤波器加数字滤波器才能取得比较好的效果

2.3故障相的确定

在其它两相电压超过设定的高门槛值的同 时，自身电压低于设定的低门槛值的相即为故障 相。由于单相接地时，接地相电压为零，而其它两 相的对地电压抬升至1.732倍，故容易确定用于接地选相的2个电压门槛值。

3、选线中存在的问题

小电流接地选线技术是保护中的难点，迄今 为止，接地选线的课题并未解决。目前，小电流接 地的准确动作率比较低，尤其是对中性点经消弧 线圈接地系统，其准确动作率一般不超过75%。

对中性点经消弧线圈接地系统，一般采用5次谐波判别法来选出故障线路。实际系统中，5次谐波含量小，一般不超过基波零序电流的5%， 且具有随机性，而电压、电流互感器是按基波设计的，对5次谐波存在较大的附加相位移，造成5次谐波功率方向继电器自动判接地不准;另外，低压配电网络中三相的5次谐波分量往往不平衡，这样在线路发生单相接地故障时，出现的5次谐波的零序分量无法被用来选择故障线。系统中工业负荷（特别是电气化铁道负荷）使系统电压波形畸变，产生的电流畸变的程度一般是不一致的。这种情况下出现的5次谐波所分解出的零序分量被用来构成接地选线保护是不能正确动作的。对中性点经自动跟踪消弧线圈及阻尼电阻接地系统，一般采用有功分量判别法。有功分量判别法选线准确率高，但其必须与带阻尼电阻的自动跟踪消弧线圈装置配套使用。另外，近年来国内研制出结合电力系统一次设备动作的选线装置，用于消弧线圈并联中值电阻接地系统，在现场取得较好的效果，其缺点是在选线过程中需要对一次系统进行操作。

随着配电网中电缆线路的增加，系统的电容 电流急剧增加，许多地区已超过国家规定的标准， 使得系统中性点必须采用经消弧线圈接地方式。 消弧线圈的作用是尽量减少故障接地电流，减缓 电弧熄灭瞬间故障点恢复电压的上升速度。对瞬 时性单相接地故障，消弧线圈接地方式能自动熄 弧，提高供电可靠性。

我国电网中以前普遍采用手动调匝消弧线 圈，其缺点是在需要调节接头时必须让消弧线圈 退出运行，即不能在线调节消弧线圈，影响到自动 消除瞬时性故障的效果。为了能快速恢复瞬时性 单相接地故障，国内逐步研究出自动跟踪消弧线 圈，且消弧线圈的智能化和动作速度得到不断提 高。在發生非瞬时性单相接地故障后，智能化消弧线圈的智能化和动作速度得到不断提高。在发生非瞬时性单相接地故障后，智能化消弧线圈能极快地（<5ms）输出补偿电流来抑制住弧光，因此能快速恢复瞬时性单相接地故障。由于其快速补偿而不能采用基波零序电流方向判别法和5次谐波判别法;同时，该接地系统没有经阻尼电阻接地，也不能采用有功份量判别法。因此，对这种接地方式的故障选线技术是保护中的难点，也是今后研究和发展的方向。

参考文献：

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作者简介：张强，男，1981年3月生，四川内江人，汉族，大学本科，讲师，研究方向：电气自动化。