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余姚10kV电网小电流接地选线装置的应用

作者：孙龙 戴云锋

来源：《中国科技博览》2019年第10期

[摘 要]近年来，10kV电网接地故障的种类越来越多，也越来越复杂，小电流接地选线装置不正确动作的现象时有发生，严重影响了余姚电网的供电可靠性，本文结合目前余姚10kV电网经中性点经消弧线圈接地方式及保护配置的特点，介绍了小电流接地选线装置的原理，对10kV小电流接地选线装置的不正确动作具体原因进行分析，找出10kV小电流接地选线装置在不同运行方式下不正确动作的客观原因以及在设计、设备选型、安装过程中的人为原因，提出关键问题的解决方案，进一步提高系统供电可靠性。 [关键词]小电流接地选线；运行方式；供电可靠性。

中图分类号：TP363 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0141-01 1、小电流接地系统简述

截至2018年10月底，余姚电网在运的变电站共有55座，其中32座110kV变电站、15座35kV变电站的10kV系统采用经消弧线圈的接地方式，10kV线路共有704条，配电线路长达4658.6公里。

近年来，由于余姚10kV电网越来越多的使用电缆作为供电线路，使得电容电流大幅度增加，目前，余姚电网主要采用中性点非有效接地方式（又称小电流接地方式），包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经电阻接地等系统，在这一类中性点接地系统中，当电网发生单相接地故障时，非故障相对地电压将升高至原来的倍，与线电压相当，但其三相线电压依然对称，并不影响负载的正常工作，所以不必立即跳闸，可以继续工作。但是小电流接地系统发生单相接地后，非接地相对地的电压会升高，断续性电弧接地时还会产生弧光过电压，长期运行可能会损坏其绝缘，引发严重的相间故障。我国电力系统安全运行规程规定，小电流接地系统发生单相接地时，虽不必立即跳闸，但带单相接地故障运行的时间不宜超过1～2小时。因此，在系统出现单相接地故障后，应该立即设法使其消除，人为地将接地设备从系统中切除。

2、小电流接地选线装置不能可靠动作的原因及运维过程中存在的问题

如上文所述，若配电网发生永久性的单相接地故障，三相线路中的非故障相电压会上升 倍，当发生间歇性弧光接地时，还会产生高于相电压值2.5到3倍的过电压，一点接地短路故障有可能发展成为相间短路和多点故障，不仅影响电力系统安全运行，而且故障点所产生的电流还可能危及人身安全。因此，当小电流接地系统发生单相接地故障后，为避免不必要的损失，及时找出故障点成为一项重要任务。

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单相接地故障的定位及选线作为供电领域中一项重要的实用技术，经过多年的研究和发展，虽然在理论上取得一定的突破，但在实用的定位和选线技术上目前发展状况仍然不够理想，目前已有的选线装置在可靠性和准确性还达不到使用标准。到目前为止，尚无准确可靠的微机选线装置可以准确判断故障线路，使得大部分变电站不得不采用原始的拉入法判断故障线路，这样大大降低了供电的安全性和智能性。单相接地故障的定位和选线的难点主要包括以下几个方面：

2.1、零序电流互感器选型不当或安装错误将导致接地选线装置不可靠动作

①在对零序电流互感器安装过程中，需选择合适的零序CT变比，若过小故障时的电容电流容易造成零序CT饱和，二次电流畸变导致小电流接地选线装置不能可靠动作。因此，在造价允许的范围内选择高精度、高灵敏度、合适CT变比的零序电流互感器十分重要； ②零序CT的极性端（标有“P1”、“L1”）应指向母线，二次测的极性因与一次侧一致，否则零序电流会直接流入大地而无法通过小电流接地选线装置，造成其不正确动作。 2.2、故障稳态信号微弱，难以检测

在各种中性点接地方式中，故障时产生的电流最小的是中性点经消弧线圈接地方式，故障电流比正常线路流过的电流信号还要微弱，其中电流的有功分量和谐波分量就更小。这是基于稳态分量故障选线技术所面临的主要问题之一。 2.3、日常运行维护过程中存在的问题

小电流接地选线装置在日常维护中通常存在以下几个方面的问题：

①由于运行规程未要求选线装置信号接入后台机，而余姚电网内的变电站为无人值守变电站，运维人员无法实时掌控其动作情况；

②小电流接地选线装置厂家多，产品的性能及技术支持服务良莠不齐，影响日常的运维； ③动作事件记录不完善：大部分小电流接地选线装置动作记录模块中无法体现具体的接地线路，只能通过故障发生的时间对应查找，特别是早期投运的选线装置甚至没有事件记录的功能；

④大部分装置无对时功能，使得在进行装置动作正确性判断时，无法确认动作时间，或常常出现装置与后台报文时间不一致，影响对装置正动率的统计。 3、提高小电流接地选线装置接地故障判别准确率的改进方案

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余姚10kV电网的小电流接地选线装置普遍准确率较低，在出现接地故障时还经常要采用拉路检查的故障排查模式，已成为配网发展的制约，为提高供电可靠性改变这一现状，需从以下几个方面着手予以解决：

①装置选型方面：从选线的效果来看，以稳态信号作为主要判据的装置选线正确率较低。去年至今，国网余姚市供电有限公司共投运了5套采用暂态分量和特征频带选线装置的小电流接地选线装置，依据目前的选线情况，其故障判别的准确率高达100%。今后应选择以暂态信号为主要判据，融合其它判断条件的装置，以确保选线正确率；

②加强对小电流接线选线装置的运行维护和验收管理：将小电流接线选线装置纳入继电保护验收管理，对于零序CT选线装置、电流电压回路，按照继电保护的标准验收，加强运行维护和定检，定期对选线结果正确率进行统计分析，尽早发现家族性缺陷并解决；

③局部试点10kV不接地系统经小电阻接地，该运行方式已在越来越多的供电公司试点并得到广泛应用。这种接地方式有以下优点：消除了PT谐振弧光过电压避免了人身死亡事故；提高10kV设备的绝缘余度；避免了同一段开关柜绝缘损坏而引起火烧连营；结构简单，维护方便；

④投入10kV线路的零序电流保护，在小电流接地选线装置无法准确动作的情况下，由线路的零序保护快速反馈接地故障，再由运维人员进行相关操作。 4、结语

小电流接地选线作为配电网络接地故障的一种主要检测手段，提高选线准确率，对于提高供电企业的供电可靠性和供电质量有着重要的意义。国网余姚市供电有限公司在积累小电流接地选线运行经验的同时，也在探索有效的选线方案。随着硬件技术的发展，暂态量选线装置由于其高采样率和高速率CPU的应用，其正确率已达到较高的水平。配电系统经小电阻接地，增强了接地故障特征电流量，为零序电流保护的正确动作奠定了基础，可以实现接地故障的快速切除，为人身和设备安全提高了更加可靠的保障，建议考虑将小电流接地选线装置作为新建变电站的标准配置予以推广，同时逐步为未安装的变电站补充安装。 参考文献

[1]谢小莉.电力系统中性点接地系统方式探讨.电世界，1996（8）：4-5.

[2]张振旗.10kV中性点小电阻接地系统零序电流保护整定值探讨[J].供用电，1996（6）. [3]袁勇，李凌.10kV小电阻接地系统接地变压器零序电流保护误动分析[J].华东电力；2003（6）：31-33.