浅析配电网接地故障的解决方案

丁进军，李方临

（西安供电局，西安 710032）

浅析配电网接地故障的解决方案

丁进军，李方临

（西安供电局，西安 710032）

0 引言

小电流接地系统具有供电可靠性高、故障时对设备冲击小的优点，因而在我国配电中应用广泛。但配电网发生单相接地故障十分频繁，如不及时选出故障线路，找到故障点，隔离故障，将影响系统安全运行，导致设备损坏，同时直接影响供电可靠性。

由于配网结构日趋混杂、中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障特征不明显和接地状态不稳等原因，配网接地故障选线一直没有得到很好的解决，其故障定位更是无从谈起。

1 目前现状

小电流接地系统单相接地故障选线一直是继电保护领域研究的难点和热点，国内外的学者对小电流接地选线问题进行了大量研究，提出了多种选线方案，但实用性与普及性有限。在西安市配电网所有故障中，所占比例最大的就是单线接地故障，据统计2008年接地故障数量约占全部故障的40%。而调度指挥机构，仍广泛采用最传统的分割电网法和拉路试验法，即发现变电站10kV母线存在接地故障后，首先缩小接地电网的范围，分割母线，判断接地线路在哪一段母线上，然后通过对逐条馈路进行拉推的方法判断出接地线路，最后由线路运行部门对接地线路进行查线，直至查出故障点。这种方法最大的弊端就是查找接地时间长，正常线路有短暂停电过程，并且因为接地线路电压变化，容易造成电网设备及用户设备损坏。由于查找接地时间过长，短则1h，长则超过4h，严重影响了客户正常用电以及供电可靠性。

缩短接地故障查找时间，采用更为先进的查找方法，势在必行。

2 解决方案

配网发生单相接地时，可以在母线的非故障相与地间通过信号源短时注入特殊信号，通过检测故障线中短时存在的特殊信号选择故障线，这样就可以根据在线路干线及其分支线上安装的故障指示仪的动作情况查找故障点。

注入信号源任务是向检测线路上发送一个固定频率、一定功率的信号，其输出信号有两种：1）直流高压信号（输出电压：10kV，输出功率：50W）；2）低压交流信号（输出频率：125Hz；输出功率：20W）。

信号发生装置电路分为4部分（见图1）：1）频率发生装置。频率为125Hz，通过对晶振发出的频率进行分频得到。优点为频率稳定可靠，容易实现信号发生装置与信号检测装置信号频率严格一致。2）功率放大及升压部分。为使线路上产生可靠的短路和使电路上有足够大的电流以确保检测的可靠性，实验证明纯电阻接地时其被检测线路上通过的最小电流的有效值不得小于20mA、间隙接地时输出的高压信号不得低于8kV。3）控制与显示部分。此部分为信号发生装置的辅助部分，主要完成参数显示、信号发生装置的运行状态及参数修正功能。4）挂线部分。此部分将信号发生装置输出的信号加到输电线路上。

信号检测装置是小电流接地检测的核心，其目的是将信号发生装置发送的特殊频率信号产生的电流有效值及间歇放电时产生的脉冲个数检测出来，并传给上位机进行数据采集分析。

数据分析中心通过前端采集装置发回的信息，可显示出线路的运行状况并在发生故障时判断并直观的显示出线路的故障区段。

在数据分析中心判断出发生单相接地故障的区段后，使用接地点故障巡查装置可迅速准确的将发生故障的位置精确的定位在某一基杆塔。

图2 信号注入工作原理

如图2所示，当发生纯电阻小电流接地时，信号发送装置E1所输出的特殊频率信号电流I1>>0，而I2=0，因此，分别通过装置1，2，…，8采集的线路上的信号电流大小，在接地点前后产生突变，其突变点就是小电流接地点。

当发生间隙放电小电流接地时，信号发送装置E1所输出的特殊频率信号能量所引起放电脉冲方向如图2中箭头所示，在接地点前后脉冲方向相反，其突变点就是小电流接地点。

在实际工作中，将信号发生装置所发出的功率信号加载在线路上之后，通过数据分析中心启动线路信号检测装置，对线路信号进行数据采集，采集完成后，数据分析中心对所采集数据进行分析，判断并显示出小电流接地故障区段。最后，由人工用接地点故障巡查装置确定具体的小电流接地线段。

3 关键技术

注入信号源及其控制系统的研制，包括信号源发出信号强度和特征的确定、信号源接入系统的具体方式等关键技术。对于信号源所发出信号强度的控制，太弱则不易检测，太强则会影响继电保护，导致继电保护装置误动作。

注入信号源，信号较强，为20～50A（不同于S注入法只有毫安级），能可靠保证选出故障线，且不会使继电保护装置误动作；注入的方法可以采用经电阻和电子器件短接非故障相，或者短接变压器中性点的方式实现信号的注入。注入的信号选择为“直流”，避免网络规模大小不同，电容大小差异大，导致注入的信号无法识别或不好控制；同时电容能隔离直流信号，从而保证注入的信号只经过故障线到达故障点，再经过大地返回，保证了选线方法可适用于所有规模的网络，且可靠性高。

开发选线装置，综合信号检测、处理和通信功能，其关键技术在于信号源所发出特定信号的检测，并能够据此选出故障线。故障指示仪的研制，除具有感应信号源注入信号的功能，还能动作于信号，便于快速正确选择故障点。

4 创新点

1）在接地故障发生时，通过信号源短时注入特定信号，进行故障选线，具有100%的成功率。

2）该方案可同时用于中性点不接地和经消弧线圈接地的配电网系统。

3）该方案集故障选线和定位于一体，有利于提高自动化水平。

5 效益分析

本方案面向电网实际运行问题，着眼于解决困扰继电保护多年的技术难点。通过提高选线成功率和实现故障点快速定位来提高供电安全性和可靠性，对供电部门和电力客户均具有巨大的经济和社会效益。由于我国绝大多数配电网均采用不接地系统，因此本方案可推广性强，能满足供电部门的迫切需要，因此本项目的成果具有重要的实用价值和广阔的应用前景。

结合西安供电局实际情况，2007年上半年共3座110kV变电站YH损坏，14个站发生YH保险熔断20次，多数由于10kV线路单相接地导致谐振所致，影响电网安全稳定运行。在2006年5月，110kV振兴变电站由于10kV出线不完全接地产生间歇性弧光过电压，因未能快速选线并隔离故障，导致变电站10kV YH间隔烧毁，严重影响电网安全运行、客户正常用电。因此本方案对变电站设备安全运行具有重要的实用价值和广阔的应用前景。

[1]何金良.电力系统接地技术[M].北京：科学出版社，2003.

[2]要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地[M].北京：中国电力出版社，2000.

[3]束洪春.配电网络故障选线[M].北京：机械工业出版社，2008.

Solutions for the Grounding Fault of the Electric Distribution Network

DING Jin-jun,LI Fang-lin
（Xi’an Power Supply Bureau,Xi’an 710032，Shaanxi Province,China）

The small current grounding system has high reliability and is less impact on the distribution equipments when breakdown. However, the single phase groundinghas been the major factor for the fault ofthe distribution network stability for a longtime. The solutions for the operation stability of the distribution network were presented by analyzing the distribution network and grounding fault. As the result, high quality power supply service might be provided for the clients to make distribution network operate safely and reliably.

distribution network；grounding；fault；solution

小电流接地系统具有供电可靠性高、故障时对设备冲击小的优点，但单相接地是长期困扰配电网稳定运行的主要故障之一。通过研究目前配电网现状及接地故障现象，提出解决方案，使配电网更加安全可靠运行，为广大客户提供优质供电服务。

配电网；接地；故障；解决

1674-3814（2010）04-0049-03

M862

B

2009-04-08。

丁进军(1974—)，男，西安供电局工程师。

（编辑 李 沈）