浅析小电流接地系统故障选线余陈刚

浅析小电流接地系统故障选线余陈刚

余陈刚张丽秋

(太仓市供电公司江苏太仓215400)

摘要：近年来随着社会的发展，人们对电能的要求越来越高，小电流接地系统的故障选线技术逐渐得到了相关工作者的关注与重视。所以，探究精确可靠性的故障选线技术意义重大。在小电流的接地系统里，最为常见的故障为单相接地。本文简要地对各种选线的理论与方案展开分析，得到相应的结论。

关键词：小电流接地系统；故障选线

现阶段，我国的配电系统大量采取小电流的接地系统。其中单相接地故成为最为寻常的故障。因为对负荷的持续供电没有太多影响，所以不用马上跳闸。然而，当出现单相接地的故障以后可能扩展为多点的接地短路现象。这样，有必要对故障及时分析与研究，选择故障的接地线路，进而应用有效方式消除故障。

一、关于选线理论的具体研究

（一）应用故障信号的稳态分量来选线

第一，零序电流的幅值。NUS(中性点不接地方式，下同)单相的接地出现短路的时候，故障线路中的零序电流最强。因此，唯有经过零序电流的幅值多少对比来判断故障的线路。然而这样的方式不会消除电流互感器不够平衡性，还受到电线长度、过渡电阻的影响，而且电力系统里还会有某一线路的电容电流超过其它的线路电容电流之和的可能。在NES(经消弧线圈接地方式，下同)的系统里，因为故障发生时，消弧线圈其零序电流可以对系统的电容电流作补充，也可能有这样的状况。

第二，DDA的选线。利用DDA的选线形式主要也是分析零序电流的变量,只是它又分析了小电流的接地系统所有的参数。具体先确认故障相，再依据相关公式把各条馈线逐次进行电阻值的估算。对于非故障的线路，接地电阻趋于无限大。对故障的线路，可得到电阻的近似值。进而对高阻接地的故障中接地的电阻进行估算。还有，当接地电阻非常大时，以致远超过线路阻抗值，所以选线时不用考虑故障的距离。可是，DDA选线需要工作者长时间对线路零序的电流进行监测，还要配备十分精密的设备测出相关的零序电流。

第三，有功分量的方法。其根本的原理为：当中性处经经消弧线圈的接地系统有单相接地的故障，对每条线路上零序的有功分量加以提取，其中非故障的线路其零序的有功分量具体从母线流到线路方向，数量为线路自身的有功损耗电流。应用每条线路的零序有功分量的大小与相位之间的关系得以判别故障的线路或母线的故障。因此，运用有功分量的方式排除了消弧线圈的补偿产生的影响，同时，当有消弧线圈的时候，故障线路具体的零序有功分量大于中性处不接地的数量，故障呈现较为明显的特征，有助于选线。

第四，零序电流相位的方法。这种方法依据继电保护的相关原理，适合NUS。在NUS存在单相接地的故障时候，故障、非故障的线路其零序电流由线路流到母线以及由母线流到线路。因此，只需依据零序电流的方向就能够判断故障的线路。这种方法在故障处距离互感器很远而且短线路的时候，零序的电压、电流都很小，具体的相位判断较难。还受到CT电流的不平衡、过渡的电阻以及电力系统的影响，容易产生误判，且对NES失去作用。

第五，五次谐波分量的方法。因为谐波的电流流经方向的相关原理所用的高次谐波容易受到外界干扰，且分量较小，运行时可能应用五次谐波的分量法进行选线。故障处就属于一个谐波源，主要是基波与奇次的谐波，按照谐波在系统中的具体分布情况与维护标准，应用五次谐波的分量较为适合。根据零序电流的五次谐波分量和NUS的零序电流的基波同样的特征，应用群体比幅或比相方法，能够处理NES选线的问题。然而，因为系统的五次谐波具体的影响因素较多，因此难以确保选线的可靠性能。

（二）应用故降信号的暂态分量来选线

第一，首半波的假定法。首半波的理论主要是发生接地的故障在相电压贴近最大值这段作出假设，此时故障的线路其电容以及电感有着减弱振动的特点，此电流没有流经消弧的线圈，因此，暂态的电感电流其最大值与接地故障在相电压流经的瞬间相当，而出现的故障在相电压接近最大值瞬间的时候，暂态电感的电流是零。这时暂态的电容电流远大于电感电流，不管是NUS或是NES，故障瞬间其暂态的过程相似。依据故障线路的暂态零序电流与电压的首半波具体的幅值大小与方向和平常存在差异性的特征，能够选线。

第二，小波理论选线法。这种方法的优势为：其一，适用于中性点的不接地与中性点经过消弧线圈接地的电力系统；其二，尤其是故障较为复杂的状况，这和稳态量的选线构成了互补；其三，对于信号的精准分析，尤其对于突变的信号与微弱信号变量敏感，进而有效地诊断故障的特点。然而，应用小波变换进行选线也有一些缺陷。一是小波变换对于微变量太过敏感，抗击干扰性较差，二是故障处的过渡电阻发生单相接地的时候，小波变换的选线其灵活性会伴随过渡电阻变化而改变，若是经过很大电阻接地的情况，小波理论会难以实践。但是，若选择母小波，如Marr小波等以及阶数，能够控制以上的情况，最大程度地抗击干扰性，提升选线的性能。

二、结论：

对于中性点的接地系统单相接地的故障选线相关理论的分析与研究，几十年来获得了较大成果。然而按照这些选线的理论设定的选线方案，在电网系具体的运用与推广还存在着准确性的问题。由于电力系统较为复杂，唯有按照系统的实际状况有效地结合相关理论分析，进而做到优势互补，得到良好的效果。

结束语：

小电流的接地系统作为我国电网系统的主要成分，对其故障的选线问题始终是继电保护相关科研人员探索的重点。本文针对小电流的接地系统存在的故障进行系统地选线原理与方法进行了较深入的研究。基于线路的回数很多而且容易受到环境的制约，还有故障很多是瞬间性的电弧故障，所以现行的故障选线方式皆可应用，只是距离工程的运用还存在一些现实问题有待于继续研究。

参考文献：

[1]顾伟扬.小电流接地系统接地故障选线定位方法的研究[D].东南大学,2015.

[2]秦书硕.小电流接地系统故障选线新方法研究[D].昆明理工大学,2012.

[3]韩正庆.小电流接地系统故障选线方案综述[A].中铁电气化局集团有限公司、中国铁道学会电气化委员会.中国电气化铁路两万公里学术会议论文集[C].中铁电气化局集团有限公司、中国铁道学会电气化委员会:,2005:5.