小电流接地系统接地选线的方法

小电流接地系统接地选线的方法

35kV及以下系统通常采用中性点不接地或经消弧线圈接地系统，该系统正常运行时，三相对地电压等于相电压。发生单相接地时，接地相对地电压小于相电压，其它两相对地电压大于相电压。接地点流过较小的电容电流，因此称此系统为小电流接地系统。

小电流接地系统最大的优点是发生单相接地故障时，并不破坏系统电压的对称性，且故障电流值较小，不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h。但长期运行，由于非故障的两相对地电压升高倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。

同时，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除。小电流接地系统发生单相接地故障时会出现零序电流及零序电压，通过检测不同的量就构成了技术特点不同的小电流接地系统绝缘监察及选线装置。

目前，小电流接地信号及选线装置的设计判据主要有以下几种：1反映零序电压的大小；2反映工频电容电流的大小、方向；3反映零序电流有功分量；4反映接地时5次谐波分量；5反映接地故障电流暂态分量首半波；6信号注入法；7群体比幅比相法等，本文对锡林郭勒地区电网的小电流接地系统绝缘监察及选线装置谈些认识。

1 小电流接地系统发生单相金属性接地时的特点

①电网各处故障相对地电压均为零，中性点对地电压值为相电压，未故障相对地电压升高到相电压的倍，即等于线电压；电网中会出现零序电压，零序电压大小等于电网正常工作时的相电压。

②故障线路与非故障线路出现零序电流，故障线路零序电流3I大小等于所有非接地线路零序电流之和，电容性无功功率的方向为线路流向母线；非故障线路零序电流大小等于本线路对地电容电流，其电容性无功功率的方向为母线流向线路。

③非故障线路的零序电流超前零序电压90°；故障线路的零序电流滞后零序电压90°，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流方向相反，相位相差180°。

④接地故障处的电流大小等于所有线路(包括故障线路和非故障线路)的接地电容电流的总和，并超前零序电压90°。

2 利用电压互感器构成的绝缘监察装置

锡林浩特一电厂、二电厂及锡林郭勒地区电网早期投运的35kV变电站、110kV变电站，均采用了这种绝缘监察装置。该装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，其一次线圈及主二次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形。接成星形的二次线圈供电给绝缘监察用的电压表、保护及测量仪表；接成开口三角形的二次线圈供电给绝缘监察继电器。

正常情况下，系统三相电压对称，三相电压之和为零，二次每相绕组电压100V，开口三角每相绕组电压是100/3V，两端电压接近于零，电压继电器不动作。当发生单相接地故障时，一次故障相电压降为0，非故障相电压升高到线电压。

二次故障相电压降为0其他两相绕组升高到100V，三个电压表中故障相电压表指示为0，另两相指示线电压，由此得知故障相开口三角绕组电压降到0，其他两相升高到100/V，三角形开口两端电压升高到100V，加在电压继电器上的电压由正常时的0V升高到100V，电压继点器动作发出预告信号。

这种绝缘监察装置投资小，接线简单，操作及运行维护方便；其缺点是只能判断某一电压等级系统有接地，而不能指出故障点所在的线路，所以为了找出故障点，运行人员必须依次短时断开各条线路开关，这样影响了非故障线路的连续供电。

近年来随着经济的快速发展，该种无选择性的绝缘监察装置已不适应城乡经济对供电可靠性的要求。锡林郭勒地区电网早期投运的变电站已开始逐步改造，这种绝缘监察装置将逐渐退出使用，被具备选线功能的微机选线装置所替代。

3 具有选线功能的微机选线装置

近年来随着电力科技的发展，在综合自动化变电站中小电流接地系统应用了独立的小电流接地选线装置，小电流接地系统的选线问题一直是近年电力系统的一个难题，反映单一判据的选线装置运行中经常发生误判。目前在技术上日渐成熟的市场上形成主导产品的小电流接地系统选线装置多采用“相对原理”、“多重判据”构成，多重判据即为用二种及以上原理为判据，增加可靠性和抗干扰性能力，减少受系统运行方式、长短线、接地电阻等的影响。目前选线装置主要基于零序功率方向原理，零序电流的幅值原理等。

锡林郭勒地区电网近年来新投运和改造的几座综合自动化变电站中均使用了独立的微机选线装置，220kV锡林浩特变电站、明安图变电站、温都尔变电站使用了BW-ML196H型微机选线装置；110kV东郊变电站使用了MLX－620型微机选线装置；西郊变电站使用了 DF3285型微机选线装置；220kV元上都变电站及即将投运的10kV明珠开闭站使用了HY-ML2000型微机选线装置，根据实际运行情况这些装置运行安全可靠，故障选线基本准确。下面以河北博为BW-ML196H型微机选线装置和北京华星HY-ML2000型小电流接地系统保护装置为例对微机选线装置原理、功能及特点进行介绍。

河北博为BW-ML196H型微机选线装置采用谐波分析法，结合暂态过程的小波分析法与稳态过程的零序能量法，采用微机实现智能选线方法，消谐采用数字技术提取谐振时零序电压的振幅、频率特征控制触发可控硅导通。其工作原理如下：当小电流系统发生单相接地时，故障线零序电流为其它非故障线零序电流之和，原则上它是这组采样值中最大的，但由于电流互感器误差、信号干扰以及线路长短差别悬殊，有可能在排序时排在第二、第三位，但不会超过前三，这一步为初选，所选用的原理是相对概念（在现行运行方式下，取前三个最大的）。

第二步，在前三个信号里，采用相对概念即利用电流之间的方向或电流与电压之间的超前与滞后关系，进一步确定是前三个中哪一个故障，还是母线故障，相对的相位关系允许角度误差在±85°之间，而零序电流二次侧幅值可在1-100mA之间变化。由于采用双重判据，而且使用的都是相对原理，克服了运行方式变化、接地电阻及线路长短的影响，并且不需整定。小波分析法利用接地初试的一段波形,每条线路由于长短不一，阻抗值不同导致暂态过程中零序电流所含的谐波分量不同，线路越短，高频分量越多。

小波分析法提取某一段频率段的谐波分量后，各支路的零序电流分布也满足上述结论。而且，突出的优点是，这种分析法能克服消弧线圈和电流互感器不平衡的影响，这是因为，消弧线圈在暂态过程中还未起作用，而电流互感器不平衡电流分量已被滤去（选择频段时去掉基波分量），因而达到很好的效果。

华星HY-ML2000型小电流接地系统保护装置原理是用电流(消弧线圈接地采用五次谐波)方向判断线路，选电流最大的三条线路在进行方向比较，从而解决了零序电流较小、各种装置LH误差、测量误差、电力电缆潜流、消弧线圈、电容充放电过程等影响，能正确判别或切除故障线路，其装置特点是针对中性点不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地的接地方式，采用自适应的选线算法，提高了选线的准确性，避免了误启动。集选线与保护为一体，动作于信号和跳闸自由选择。

综上所述锡林郭勒地区电网早期投运的发电厂、变电站利用电压互感器构成的绝缘监察装置已不满足供电可靠性的要求，大部分已被微机选线装置所替代，新投运的变电站全部选择了微机选线装置，随着技术的进步，小电流接地选线系统的功能将逐渐完善，新一代具有准确选线及定位的小电流微机选线装置将在电网中普及，将大大提高电网的供电可靠性。