小电流接地系统接地故障选线方法

张敏 张维 王焕文 谭卫斌

（珠海许继电气有限公司 广东省珠海市 519000）

我国电网接地方式包含中性点不接地、经高阻接地等方法，但在运行过程中，其存在相关的系统故障。单向接地故障发生频率较高，且对绝缘要求较高，因此对故障选线判定为故障位置，并处理故障非常重要。我国6～66kV中低压配电网，其大多数均采用小电流接地系统。此种系统发生故障频率约为80%左右，在发生故障时，检测人员需要根据小电流接电系统的故障特性进行排查。找出故障线路，并对故障线路进行处理。电配电网在发生接地故障时，故障电流较小，且整个故障电流与较多的负载电流以及其他因素干扰，导致整个故障特征不明显。因此，学者对于选线问题进行大量研究，并提出各种改进方法。我国与以往相比，现有的故障改进方法已经实现有效改良。因此，在本文的研究中，可以通过更有效的方法分析小电流接地系统的工作特性，并分析各种故障处理方法的优势。

1 小电流接地系统基本概述

根据小电流接地系统（Low current grounding system）基本概述进行分析，小电流接地系统其泛指中性点不接地或通过消弧线圈以及高阻抗接地三相系统[1]。因此，小电流接地系统当某一项发生接地故障时，其不能构成短路回路。接地故障电流比负载电流较小，此处系统被称之为小电流接地系统[2]。

小电流接地系统在使用中，其故障现象较多。就主要原因分析，小电流会出现母线电压不平衡现象，导致母线电压不平衡的原因很多，因此其处理方法因故障而异[3]。

例如，母线电压互感器。电压内部互感器一相电压为0，而另外两线电压正常，这就会导致10kV母线三相电压出现熔丝熔断的现象。因此，可以更换二次熔丝，确保整个电压正常。此外，如母线电压互感器一项一次熔丝熔断，从电压表反映出一线电压大幅度降低，其他两线电压有不同程度降低。因此，可以进行添加电压互感检查，如母线电压为6.7kV、5.2kV、2.5kV，在熔丝更换后，观察电压是否恢复正常。

2 单相接地系统的故障特征

2.1 稳态特征信号分析

对于整个接地系统而言，其中性点不直接接地系统在运行过程中，如突发接地故障且接地故障暂未有效处理时，整个系统将会伴随连续电压产生连续电流。因此，其所有非故障线路上的元件，对于整个电容电流之和，在数值上可以等于故障限流的连续电流[4]。这就意味着故障电流从电流方向流向电路流向，与母线非故障线路相反。因此，为了减少故障点的故障，电流可以在后续改进过程中，在中心点处接入消弧线圈，叠加相关的感应相反感性电流，且由于消弧线圈补偿作用，所叠加的感性电流在数值上可以大于故障电流。使整个故障电流的方法与非故障电流相同。

2.2 暂态特征信号分析

在配电网运行过程中，如配电网发生故障，且所产生的故障电流包含障碍成分较多，因此可以将其看作为暂态特征信号[5]。在目前的改良过程中，全网络的暂态电流经分析，相当于两个电流容量之和，且整个放电电流由母线流向故障点，可以根据故障线路的电压降低而产生。因此，充电电流通过电源形成回路，且在电压接近最大等值时，电流电容远大于整个电感电容。针对于消弧线圈补偿作用，则可以忽略不计。因此，其可以认定为中性点不接地系统以及经消无限接地系统。将二者进行分析，可以得知针对于接地系统的故障而言，二者的故障暂态特性具有一定的相似性。因此，可以利用暂态特征，将其看作为选线的基本依据，使其具有重要的价值含义[6]。

3 小电流接地系统故障选线方法探究

3.1 稳态分量选线方法

3.1.1 零序电流比幅法

根据整个连续电流而言，其比副法的特性便是将零序电流以系统故障的稳定特征来进行选线。例如，根据系统的稳态特性，将母线处完成连续电流幅值大小的比例测量。根据整个幅值的最大线路，完成故障线路。选择此种方法，虽然具有一定的可行性，但其幅值差距不大。当线路在运行过程中，如整体出现运行故障时或母线出现运行故障时，便会很容易出现选线失败的问题。此外，其整体线路包含复杂因素影响，例如系统运行方式等，因此在整个电流中，其不适用于此系统。但零序电流比幅法适用于小电流不接地系统，适用范围较小，修复精度良好[7]。

3.1.2 零序电流相位法

对于配电网而言，当配电网在运行过程中发生接地故障时，需要就故障产生的位置、方向等进行判断。在利用故障稳态特征中，可以选择各条出线的零序电流作为故障线路进行分析。并将其整体作为连续电流方向，根据连续电流方向的不同线路从过阻线路开始检查。当整个线路较短且连续线路较小时，便很容易产生“时针效应”，导致零序电流方向判断出现错误。此外，对于系统的运行方式定制或平衡以及过渡电阻等，亦会对整个故障线路产生一定模式的干扰。因此，基于消弧线圈的补偿作用，可以有效改良整个工程项目的方向[8]。

3.1.3 群体比幅比相法

该方法是零序电流相位法以及零序电流比幅法二者结合的检验方法，群体比幅比相法可以选择各条适合线路的零序电流，并遵循整个电流的幅值，选出三条以上的幅值。并对其整体进行比较。针对于整个方位以及其他线路而言，相反的即为故障线路，但若所有方向线路都相同，则可以判定为母线故障。这种方法很容易受过度电阻的大小以及CT不平衡等因素影响，且存在盲点以及死区之间的困扰。因此，其作为前两种方法的结合，可以适用于不接地系统[9]。

3.1.4 有功分量法

根据整个电网而言，电网中的各条线路可以完成电网消阻线圈的并联解决。且在电阻发生故障时，会产生一定的有功电流，且无法被消耗电圈补偿。就连续电压而言，连续电压作为参考量，将其有功分量取出，随后利用故障线路以及连续电流的有功分量相比，其可以根据非故障线路方向，来完成返线。此方法虽然不受消弧线圈的限制，但其就现有电流中有功分量成分较少，因此降低了检测的灵敏度。在检测过程中，受接地电阻以及电流互感器的不平衡影响[10]。

3.1.5 五次谐波法

关于整个配电网的运行特性进行分析，配电网在运行时如发生故障且故障暂时未修复时，谐波成分便是产生故障的主要因素。且根据整个谐波的种类进行分析，主要为五次谐波。经研究证实，消弧线圈对于五次谐波的补偿，是整个谐波的1/25。因此，可以忽略于五次谐波所带来的额外补偿。对于五次谐波的补偿，根据现场的实际运行效果，完成选择确定。当整个接地电阻较大时，其谐波的分量就会较小，不容易检测，很容易受电弧不平衡影响。

3.1.6 零序导纳法

在电网运行过程中，如突然发生线路故障，除以上解决方法外，亦需要考虑使用零序导纳法。通过零序导纳法，可以在电网中增加一个不对称电源，且分析此电源的影响与电路系统的改变。根据此项特点，根据每条线路的方位以及相同的顺序完成学习。只有故障线路的零序导纳大小以及相位在非故障线路中，自身的使用特性才会被有效认定，其非故障线路导纳散布在第一象限中。该方法灵敏度较高，具有极佳的准确度，但需要自动协调，且需要根据消弧线圈一起使用。因此，在间歇性瞬时故障时，其较为不足，降低了适用范围以及选线的准确性。

3.1.7 S注入法

在产生接地故障时，可以通过显示的PT系统，向完全不同的系统频率输入一定的特殊电流信号。通过接地电流进接地点后，流入接地点信号可以使用探测器，探测出各条线路，以寻找特殊信号，完成线路故障的选择。根据整个机体故障而言，其可以通过大小地，形成回路。在信号探测后，可以在故障时形成通路。且该方法不受电路参数的影响，亦不受整个线路影响，显著提升了各因素影响下的选线准确率。根据现有的电流信号而言，其整个接受的PT流量限制度不宜太高。在接地电阻较大时，其注入的信号会被电路上的电流分流，降低检测灵敏度。因此，注入信号不在连续出现断续现象，避免了不良影响。

4 系统故障选线方法原理分析

4.1 系统选线方法原理

目前，我国对于整个故障选线方法而言，其整体精准的判断出整个过程、线路以及故障原因。因此，可以结合整个小电流接地系统故障选线方法，确保每种选线方法都具备自身的独特优势。根据整个研究，可以将已有的几种方法进行综合应用，结合数学工具以及手段，来精准的完成学习、处理并解决相关故障。因此，进行故障选择的途径，分为直接法以及间接法。直接法可以利用故障信号的特性进行选择，而间接法则通过手动输入其他信号来完成检测。

4.2 小波分析理论在整个故障选线中的应用分析

4.2.1 小波分析理论的基本概述

根据整个小波分析理论而言，其作为一种经典的时频转换方法，可以监控整个视频率的信号特性。并在此基础上，根据小波变换的频率可以弥补自身的不足。小波变换提供了可随频率变化的窗口，并根据小波变换，完成信号分解，形成一系列效果。利用整个时域以及频率的信息特征，完整转换。

4.2.2 小波理论的故障选线方法

在进行故障线路选择中，利用小波理论，可以完成故障的有效选择。根据整个电波、电力，分析特点后得知自身的暂态状态可以由暂态电流、电容决定。因此，利用小波变换，将含有噪声的信号进行分解，并对各频段中的线路连续电流信号，经小波变换后进行模拟值比较。对整个成分复杂的故障暂态电流进行分析，以进一步得出可靠选线。例如，进行小波函数选取。在小波函数选取中，突出第一小波基础函数。此外，进行频率选择。在选择中，通过小波db10超采样采样时间以及采样频率，根据实际情况进行判断。

5 结束语

综上所述，在小电流接地系统故障选择中，本文将分析各种选线方法的原理以及优缺点，得出以下结论。

通过整个零序电流比幅以及比相法，简单易行，但其整体不能用于接地系统，且很容易受过度电阻以及CT不平衡影响。而有功分量法、五次谐波法以及S注入法，均可以适用于接地谐波系统，因此可以得到良好的选线方案。而小波分析法以及综合法，在理论上具有较高的表现准确性，但缺乏实际应用特效。因此，必须进行选线准确率方法的应用，以保障能够根据实际应用方法进行分析。

此外，在研究相关过程后，可以根据动态测量特征量的特点，保证小波分析理论不仅在理论上能够具有极高的应用特性，在实践上也能够发挥良好效应。利用小波理论的优势，实现精准判断。根据谐波的实际应用情况出发，完成我国配电网的有效优化。有针对性的应用国外优秀的科技技术，完成选线系统的结合以及检测。