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【摘 要】为有效地克服目前10kV配电网中性点不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地三种接地方式选线不准的问题,提出了中性点经消弧线圈并联电阻的接地方式。运行经验表明该选线装置具有很好的选线正确性, 受到了电力运行部门的欢迎。
【关键词】小电流接地系统；消弧线圈；并联电阻；接地选线
引言
随着我国经济的快速发展，电力事业也得快速发展。与此同时对配电系统运行的可靠性、安全性以及经济性提出了越来越高的要求，因此配电网必须配备相应的配电网自动化设备来提高供电的可靠性，从而保证电能质量和管理水平。根据资料统计，配网系统中80%以上的故障发生在用户侧，在线路主干线上发生故障的几率较小。因此，有效的实现配网用户侧的故障隔离可以大大的提高配电网供电的可靠性、安全性和经济性。对于配电网的单相接地故障来说，虽然故障选线和故障指示在一定程度上可以提高配电网运行的可靠性，但是若不将故障点及时隔离，不仅会使非故障区段用户的供电可靠性降低，而且长期带故障运行会使全网非故障相的对地电压上升，易引发电网绝缘薄弱环节的击穿，甚至导致相间短路，造成事故的扩大；对于短路故障来说，如果单纯依靠变电站出线的速断保护以及重合闸装置来盲目地进行故障线路的切除，不仅大大降低了配电网的供电可靠性，而且对电网的冲击较大。鉴于目前配电网中各种常规微机小电流接地选线装置普遍存在选线不准确的问题,一种新型接地选线方式--中性点经消弧线圈并联电阻接地方式被提出，下面就并联电阻接地选线及其运行情况进行分析讨论。
1.小电流接地选线装置及其原理、不足
常规微机小电流接地选线装置的工作原理与实现方式因厂家不同而各异, 目前运用较普遍的主要有以下几种：
1.1 有功分量法 该方法在判别故障接地线路时, 将一阻尼电阻与消弧线圈串联。此时接地故障线路中将包含有阻尼电阻所产生的有功电流分量;而非故障接地线路中将不会含有有功电流分量。利用该有功电流分量, 即可实现对接地故障线路的判别。该有功电流分量与接地点的过渡电阻的大小有关, 过渡电阻越大, 则有功电流分量越小,故该方法对于判别高阻接地比较困难。
1.2 零序功率方向原理 当发生单相接地故障时, 小电流接地系统中的故障线路和非故障线路的零序电流的方向不同。前者滞后零序电压90°; 而后者则领先零序电压90°。以此为基础即可以构成零序功率方向接地保护。缺点是: 考虑接地点过渡电阻(不断随时间变化) 的影响, 流过故障接地线路上的零序电流不可能正好滞后零序电压90°,而是处于0～90°之间的某一个角度并不断变化, 经常会出现误判现象。
1.3 零序电流绝对值整定原理 利用每一条线路上零序电流I0 的绝对值与一整定值进行比较完成选线。它易受系统运行方式、线路长短等许多情况的影响而导致误选、多选、漏选, 且在中性点接消弧线圈的情况下无法实现准确选线。
1.4 故障线路零序电流最大原理 采用故障接地线路中的零序电流幅值最大进行判线。无消弧线圈系统采用基波分量; 有消弧线圈系统则采用五次谐波分量。缺点是在线路长短相差悬殊且出线数较少的情况下容易造成误判
1.5 暂态零序电压电流方向原理 利用故障瞬间(首半波) 接地故障点流过的故障电流中的自由分量一般较强制分量(或稳态分量) 大得多的特点进行选线。缺点是: ①暂态故障电流的首半波自由分量的大小与故障瞬间的初始电压的大小和相位有关。当初始电压U ( t) ≈0 时,自由分量很小, 会造成装置拒动。②过渡电阻的大小同样也会影响首半波自由分量的大小, 使首半波的电流大小呈不确定,同样也会使得判线更加困难。
1.6 零序导纳法接地选线装置 其原理是利用故障前后线路零序导纳的变化来判别接地故障线路。缺点是: ①对于当接地点的过渡电阻在一个比较长的时间内逐渐缓慢变化的情况, 有可能会造成判线失败。②对于高阻接地判线较为困难(因为相应此时的零序导纳的变化较小) 。
1.7 残流增量法 在系统发生单相接地后, 把各线路的零序电流采集下来, 然后将消弧线圈的电感值改变一档, 再把各线路的零序电流采集一遍,求出各线路在消弧线圈的电感值调档前后零序电流的变化量, 其中调档前后零序电流的变化量最大者即为接地线路。因为它基本上等于消弧线圈调档前后电感电流的改变值, 而其他线路也基本上保持不变(或变化很小) 。利用这一点就可以对故障接地线路作出判别。缺点是: 残流增量的大小与接地点的过渡电阻大小有关。过渡电阻越大, 则残流增量越小, 因此它对于高阻接地的判別还是比较困难的。
综合上述各种选线原理及其装置, 从目前的运行情况来看, 各种小电流接地选线装置的选线效果并不十分理想。根据实际使用单位反映, 多数选线装置的选线成功率在40
实际上,采用消弧线圈最大的好处是它能自动熄灭接地电弧,消除大多数单相接地故障。另外,由于它在单相接地故障的情况下可大大减少接地故障处流过的电流,限制故障的发展速度,从而可以在多数单相接地情况下继续运行较长一段时间,为故障处理赢得宝贵的时间,这也是它一个很重要的优点。
4.结束语
中性点接地方式的选择是一个综合性的技术问题，直接关系到电力设备的绝缘水平、过电压水平、供电可靠性、通信干扰、接地保护方式、人身及设备安全等很多方面，是电力系统实现安全与经济运行的技术基础。现行中性点经消弧线圈并联电阻接地方式接地成套装置对有效降低过电压对设备绝缘造成的危害、选线灵敏度和准确率高、减少查找接地故障线路和接地故障点的时间和劳力提高了工作效率、调谐方式灵活兼容性好等优点，它既能充分发挥消弧线圈补偿电容电流、提高单相接地故障自恢复概率的作用,又能利用并联电阻抑制过电压和实现单相接地故障选线等功能。对提高配电系统运行的可靠性、安全性以及经济性有很大帮助。
【关键词】小电流接地系统；消弧线圈；并联电阻；接地选线
引言
随着我国经济的快速发展，电力事业也得快速发展。与此同时对配电系统运行的可靠性、安全性以及经济性提出了越来越高的要求，因此配电网必须配备相应的配电网自动化设备来提高供电的可靠性，从而保证电能质量和管理水平。根据资料统计，配网系统中80%以上的故障发生在用户侧，在线路主干线上发生故障的几率较小。因此，有效的实现配网用户侧的故障隔离可以大大的提高配电网供电的可靠性、安全性和经济性。对于配电网的单相接地故障来说，虽然故障选线和故障指示在一定程度上可以提高配电网运行的可靠性，但是若不将故障点及时隔离，不仅会使非故障区段用户的供电可靠性降低，而且长期带故障运行会使全网非故障相的对地电压上升，易引发电网绝缘薄弱环节的击穿，甚至导致相间短路，造成事故的扩大；对于短路故障来说，如果单纯依靠变电站出线的速断保护以及重合闸装置来盲目地进行故障线路的切除，不仅大大降低了配电网的供电可靠性，而且对电网的冲击较大。鉴于目前配电网中各种常规微机小电流接地选线装置普遍存在选线不准确的问题,一种新型接地选线方式--中性点经消弧线圈并联电阻接地方式被提出，下面就并联电阻接地选线及其运行情况进行分析讨论。
1.小电流接地选线装置及其原理、不足
常规微机小电流接地选线装置的工作原理与实现方式因厂家不同而各异, 目前运用较普遍的主要有以下几种：
1.1 有功分量法 该方法在判别故障接地线路时, 将一阻尼电阻与消弧线圈串联。此时接地故障线路中将包含有阻尼电阻所产生的有功电流分量;而非故障接地线路中将不会含有有功电流分量。利用该有功电流分量, 即可实现对接地故障线路的判别。该有功电流分量与接地点的过渡电阻的大小有关, 过渡电阻越大, 则有功电流分量越小,故该方法对于判别高阻接地比较困难。
1.2 零序功率方向原理 当发生单相接地故障时, 小电流接地系统中的故障线路和非故障线路的零序电流的方向不同。前者滞后零序电压90°; 而后者则领先零序电压90°。以此为基础即可以构成零序功率方向接地保护。缺点是: 考虑接地点过渡电阻(不断随时间变化) 的影响, 流过故障接地线路上的零序电流不可能正好滞后零序电压90°,而是处于0～90°之间的某一个角度并不断变化, 经常会出现误判现象。
1.3 零序电流绝对值整定原理 利用每一条线路上零序电流I0 的绝对值与一整定值进行比较完成选线。它易受系统运行方式、线路长短等许多情况的影响而导致误选、多选、漏选, 且在中性点接消弧线圈的情况下无法实现准确选线。
1.4 故障线路零序电流最大原理 采用故障接地线路中的零序电流幅值最大进行判线。无消弧线圈系统采用基波分量; 有消弧线圈系统则采用五次谐波分量。缺点是在线路长短相差悬殊且出线数较少的情况下容易造成误判
1.5 暂态零序电压电流方向原理 利用故障瞬间(首半波) 接地故障点流过的故障电流中的自由分量一般较强制分量(或稳态分量) 大得多的特点进行选线。缺点是: ①暂态故障电流的首半波自由分量的大小与故障瞬间的初始电压的大小和相位有关。当初始电压U ( t) ≈0 时,自由分量很小, 会造成装置拒动。②过渡电阻的大小同样也会影响首半波自由分量的大小, 使首半波的电流大小呈不确定,同样也会使得判线更加困难。
1.6 零序导纳法接地选线装置 其原理是利用故障前后线路零序导纳的变化来判别接地故障线路。缺点是: ①对于当接地点的过渡电阻在一个比较长的时间内逐渐缓慢变化的情况, 有可能会造成判线失败。②对于高阻接地判线较为困难(因为相应此时的零序导纳的变化较小) 。
1.7 残流增量法 在系统发生单相接地后, 把各线路的零序电流采集下来, 然后将消弧线圈的电感值改变一档, 再把各线路的零序电流采集一遍,求出各线路在消弧线圈的电感值调档前后零序电流的变化量, 其中调档前后零序电流的变化量最大者即为接地线路。因为它基本上等于消弧线圈调档前后电感电流的改变值, 而其他线路也基本上保持不变(或变化很小) 。利用这一点就可以对故障接地线路作出判别。缺点是: 残流增量的大小与接地点的过渡电阻大小有关。过渡电阻越大, 则残流增量越小, 因此它对于高阻接地的判別还是比较困难的。
综合上述各种选线原理及其装置, 从目前的运行情况来看, 各种小电流接地选线装置的选线效果并不十分理想。根据实际使用单位反映, 多数选线装置的选线成功率在40
实际上,采用消弧线圈最大的好处是它能自动熄灭接地电弧,消除大多数单相接地故障。另外,由于它在单相接地故障的情况下可大大减少接地故障处流过的电流,限制故障的发展速度,从而可以在多数单相接地情况下继续运行较长一段时间,为故障处理赢得宝贵的时间,这也是它一个很重要的优点。
4.结束语
中性点接地方式的选择是一个综合性的技术问题，直接关系到电力设备的绝缘水平、过电压水平、供电可靠性、通信干扰、接地保护方式、人身及设备安全等很多方面，是电力系统实现安全与经济运行的技术基础。现行中性点经消弧线圈并联电阻接地方式接地成套装置对有效降低过电压对设备绝缘造成的危害、选线灵敏度和准确率高、减少查找接地故障线路和接地故障点的时间和劳力提高了工作效率、调谐方式灵活兼容性好等优点，它既能充分发挥消弧线圈补偿电容电流、提高单相接地故障自恢复概率的作用,又能利用并联电阻抑制过电压和实现单相接地故障选线等功能。对提高配电系统运行的可靠性、安全性以及经济性有很大帮助。