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小电流接地故障定位方法及其应用研究

作者：范春燕

来源：《中国科技纵横》2014年第23期

【摘 要】 首先，本文对小电流接地故障进行了概述，指出其发生特点及传统应对措施的缺陷;然后，对应用微机进行接地故障检测的方法进行了探讨，分别对微机应用前提下的不同检测方案的设计进行分析;接下来，又对中性点经消弧线圈接地的单相接地故障检测方法进行了探讨，并从小电流接地系统下零序电压及电流的特点及接地检测方案两个方面进行分析总结。

【关键词】 小电流 ;接地故障 ;故障定位

小电流接地系统在突发故障情况之时，其产生的故障电流较小，因此无需启动保护装置来应急处理，且能够支持系统带故障运行1至2小时，这无疑增强了系统的稳定性和可靠性。但同时，在系统容量不断加大、馈线增多的前提下，使系统内的电容电流增加到较大的程度。如果此时发生系统故障，且在故障为被妥善解决的条件下持续运行的时间过长，就会对设备造成破坏，给系统安全带来威胁。 1 小电流接地故障概述

在我国的配电网运行中，主要应用的是中性点不接地及经消弧线圈接地方案两种。对于35kv的配电网而言，如果发生了单相接地故障，经过故障区域的零序电容电流达到10A或以上时，则10kv电网大于10A;如果3-6kv电网超出了30A，就应采取经消弧线圈接地方案。 相对来说，小电流接地系统的故障损失不算特别严重，且能在故障发生后继续维持2小时左右，但如果不及时进行妥善处理而任其长时间以非正常状态运行，仍会造成设备的损伤[1]。因此，小电流接地故障发生后，首先应进行的就是故障地点的定位，从而防止事态的扩大。故障地点的检测方法较多，应用历史较长的有利用二次侧接成开口三角形的三相五芯电压传感器完成检测。一旦故障发生，开口三角形一端就会产生接近10v的零序电压，触发过电压续电器的启动，从而使中央信号回路的预警铃声和光字牌开始工作，这样来对配电网中发生的接地故障进行提示。

2 应用微机进行接地故障检测

在微机系统的应用条件下，传统的顺序拉合闸方案仍保有一定的应用余地。微机用来对零序电压实施监控，监控若发现接地故障的发生，零序电压开始上升，微机就会自动发出指令使一回线路的开关跳开;若发现零序电压消失，则会将开关再次闭合，然后跳开另一回路的线路开关。因此可知，在零序电压消失的情况下，对接地线路的判断比较容易进行。但应看到的是，这种实施方案虽然在智能化操作方面取得了较大进步，但本质上却是手动切换线路的信息

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化升级版本，无法很好地解决供电暂时中断及开关性能的维护问题，因此还应探索更为理想的操作方案。

根据对故障发生条件和具体情况的分析，目前比较适用的微机检测方案可归纳为两种。一种是以零序电流的大小为检测依据，另一种是以零序功率的方向为检测依据。其中，后一种方案在灵敏度及适用范围上都优于前者，对线路多或线路少的故障情况的处理方面都更为可靠[2]。在应用了零序功率方向的检测方案时，微机会对母线及各个回路的零序电流做出检测。如果零序电压低于设定值，则说明系统当前处于正常工作状态;反之则表示系统出现了接地故障。微机在发出接地指示信号的同时，还会计算出各回出线的零序无功功率，并从中发现零序无功功率迟滞于其他线路的异常线路，也就是发生故障的线路。从而完成了对故障的定位。另外，微机检测法还可利用多种其他因素的数值来进行判断，如其中一条线路的基波零序电流增幅等等。

3 中性点经消弧线圈接地的单相接地故障检测 3.1 小电流接地系统下零序电压及电流的特点

如果配电网当前的电容电流高于上限，系统的中性点需要经消弧线圈来接地，防止其产生稳定性极差的电弧，并进而在配电网中出现电弧接地过电压的情况。目前，自动化的跟踪补偿式消弧线圈正逐渐普及开来，大有取代传统手动调匝式的消弧线圈的趋势。由于流经消弧线圈的电流能够为接地用的电流提供有效的补偿，从而降低接地电流的需求量[3]。这样就可从补偿能力的角度将其分为三种模式，包括完全补偿、欠补偿以及过补偿，其中过补偿应用较多。根据上述分析，从中可推导出中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障时的几大结论：第一，无故障线路的零序电流较之零序电压更为超前，其电流大小与所在线路的充电电流相当;第二，故障点的零序电流与系统内其他无故障线路的总充电电流及消弧线圈的补偿电流的总和持平，且相位与补偿度有较大关联。 3.2 接地检测方案

经过大量的实践调查，我们发现在发生小电流接地故障时，其电源电动势中存有高次谐波分量及负荷上的非线性，因而导致接地故障的电流里的谐波成分较高，而以5次谐波的比例最大。在经消弧线圈接地的系统下，消弧线圈对5次谐波分量的感抗远大于基波分量，而同时线路电容对谐波分量的容抗则比基波分量小得多，因此可以判断消弧线圈对5次谐波电流容量不具备任何补偿作用。 4 结语

本文通过对小电流接地故障定位方法及其应用进行分析，指出小电流接地故障的特点及相应的应对方法，概述了小电流接地故障的发生情况及危害，从而提出了两种有效的故障检测手

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段，即应用微机进行接地故障检测和中性点经消弧线圈接地的单相接地故障检测，并分别论述了其各自的优点和适用性。 参考文献：

[1]司春旺，宋家骅，林庆海，程晓磊.D-S证据理论在小电流接地系统单相接地故障选线中的应用[J].电力科学与工程，2012，15（04）：179-180.

[2]汤颖兰.小电流接地系统无时限速断保护应用中常见问题及对策[J].中国科技信息，2010，12（18）：265-266.

[3]金小兵，程全.小电流接地系统单相接地选线方法分析与探讨[J].黑龙江科技信息，2014，10（13）：392-393.