关于10kV系统小电流选线装置选线失败的探究

张碧其

摘 要：在小电流接地系统中，单相接地是一种常见的故障。单相接地不仅影响了用户的正常供电，而且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，同时弧光接地还会引起全系统过电压，破坏系统安全运行。本文从分析当前小电流选线装置选线失败原因的基础上，提出搞高成功选线的相应措施。

关键词：接地；选线失败；措施

中图分类号：TM726 文献标识码：A

在我国10kV配电网系统大多采用小电流接地方式，因发生单相接地存在瞬时性，在多数情况下接地绝缘能够自行恢复；但在发生永久性接地故障时，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、相间短路、弧光放电，引起系统过电压，有可能引发故障进一步扩大，甚至对人身安全构成威胁。

1 背景概述

龙川县位于广东省东北部山区，由于经济发展滞后，在农配网线路中以架空线为主，电缆线路占比不到5%；而作为山区县，地形较为多样山高树高林密，气象灾害发生比较频繁，夏季的局部雷雨大风以及暴雨等气象灾害常给电力线路带来比较大的危害。近年来，农村地区大力发展速生林种植，生长速度快且树木生长高度往往比架空线对地垂直距离高，给配网线路运行带来较大的安全隐患，其中对10kV配电网系统单相接地危害更为突出。2年来，龙川地区10kV配网线路发生单接地故障分别是137、96条次，占的配电网故障中占比21%、19%。自2008年以来，我局在变电站10kV系统中逐步安装了小电流选线装置，但随着系统规模和容量的扩大，在10kV系统中已全部采用了中性点经消弧线圈运行，且以运行于过补偿方式为主。但从配电网系统运行情况来看，小电流选线装置选线准确率还处于较低水平。为了防止因非故障相电压升高而导致故障扩大，同时单相接地故障也给人身安全带来威胁，所以在发生单相接地故障时必须尽快确定故障线路并予以切除，这就提出了单相接地故障选线问题。

2 小电流选线装置选线失败原因的探究

2.1 电力电缆应用较少，系统电容电流数值小

故障线路流过的零序电流是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电流，故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路，两者方向相反，或者说两者反相。

小电流系统中，当发生单相接地故障时零序电流来源主要是系统对地电容电流，而系统电容电流的大小与出线线路长度、线路架设特点和线路类型有密切的关系。带架空地线的架空线相对于不带架空地线的电容电流要高，电缆出线相对于架空线产生的电容电流要高。但由于架设成本因素，就10kV而馈线而言，基本不带架空地线，对于一个经济发展滞后的山区县来说，电缆敷设更少，一回10kV馈线，电缆长度占比不足2%，故系统电流电容数值会更小。

下面以我局一座35kV变电站为例计算在发生单相接地故障产生的电容电流数值，该站共有10kV出线5回，架空线总长176.8km，电缆最长的出线86km，电缆长度0.3km，最短的出线2.5km，电缆长度0.3km，同杆架设部分不足2km（此处勿略不计），该站10kV系统电容电流6.27A。假设该站最长的出线发生接地故障时，在全系统的电容电流减去自身的电容电流后，则故障线路流向母线的电容电流一次值仅3.65A，此数值非常小，所以很难利用零序电流大小的不同来找出故障线路，是导致小电流选线装置选线失败的原因之一。

2.2 中性点接入消弧线圈补偿后，使零序电流数值进一步减小

小电流系统中性点接入消弧线圈，如果加装了自动调谐器后，电容电流数值较注，当接地点电弧电阻不稳定时，零序电流（或谐波电流）数值就更小，可能被干扰淹没，其相位不一定正确，从而造成误判。在小电流接地系统中，多采用经中性点接入消弧线圈补偿，在发生单相接地故障后，由于极大部分的接地点电弧电阻存在不稳定因素，其次是消弧装置过补偿度不大，零序电流或谐波电流数值会很小，接地基波电容电流与无消弧线圈补偿时相反或相同，对于有消弧线圈的小电流系统采用5次谐波电流或零序电流有功功率方向检测，而5次谐波电流比零序电流又要小20～50倍。在这种情况下，用零序功率方向或5次谐波电流来判断故障线路，很难找出故障线路。

2.3 零序电流互感器误差过大，导致选线失败

龙川地区10kV馈线安装的大多是外接穿芯式零序电流互感，变比值为100/5和100/1两种，精确度按保护级选择。选用保护级零序互感器所测得的零序电流远小于额定电流值时，综合误差较大，在电容电流数值较小的情况下，接地检测装置、微机保护在有外部信号干扰的情况下无法保证接地检测的精确度，对于利用零序电流中5次谐波电流大小、零序电流大小与方向和零序有功、无功功率原理的选线装置来说难以满足要求。

2.4 不稳定弧光接地，影响选线成功

在发生单相接地故障时，受随机因素的变化影响，特别是在大风天气情况下，树木在带电线路附近的摆动，常常是伴随间歇性的不稳定弧光接地。在这种情况下，电容电流的波形也会不稳定，对应谐波电流的大小也随时变化，影响选线成功。其次电容电流与变电站出线的数量和长度有着极大的关系，在系统运行方式发生改变时，其对应的电容电流和谐波电流也相应发生变化，造成选线成功率下降。此外，负荷电流的大小和母线电压水平、故障点的接地电阻的不确定等等，这些都会直接影响电容电流和零序谐波电流的不稳定，影响到选线检测装置是否选线成功。

3 提升准确选线的相应措施

3.1 运用多重判剧，排除最大可能的错误

在10kV配电网运行中，单相接地故障是以零序电压的升高为标志的，但零序电压升压并不是单相接地故障所独有的特征，能够引发零序电压升高的电网故障还有PT铁磁谐振、电源缺相、电网局部断线、PT高/低压熔丝熔等情况。所以选线装置在检测母线零序电压时，还是检测母线出线的零序电流。通过判断线线零序电压和出线零序电流的大小和相位，运用多重判剧，排除最大可能的错误。

3.2 选择准确度高的专用零序电流互感器

小电流选线可检测的电流和零序电流互感器有直接关系，电流互感器是利用电磁原理将大电流变为小电流的一种测量元件，零序电流互感器的二次侧电流一般为毫安级。所在工程设备先购中首选准确度高的专用零序电流互感器；选取的专用互感器额定一次侧电流的选择应保证系统出现最大接地电容电流时能处在零序电流互感器的线性范围内，一次侧的线性测量范围尽量向下延伸至0.2A左右，用以适应经消弧线圈接地的小电流接地系统。选用零序滤序器时应使用变比较小的S级电流互感器，一是S级使电流互感器的测量精确线性范围更宽，有利于测量较小的电容电流；二是较小的变比可使电容电流的二次值较大，有利于检测装置的电流变换器采集电流值。

3.3 接线工艺尽量减小误差和电磁的交叉干扰影响

零序电流互感器二次电缆应采用屏蔽电缆，在屏蔽层两端应有良好的接地，减少电磁的交叉干扰。在安装确保零序电流互感器极性接线的正确，在接线端"P1"或"L1"端应朝向高压母线。零序电流互感器一般装在电缆头下方，零序互感器上方的电缆外皮接地线必须穿过零序电流互感器接地。零序电流互感器下方的电缆外皮接地线则不须穿过零序电流互感器，避免开成短路环，造成误判断。

结语

随着技术的进步，小电流接地选线系统的功能将渐趋完善，选线检测装置对选线的判剧也将趋向多重化，在工程設计和设备采购中选择原理与系统实际相适应的设备，采取一定的抗干扰措施等，在工程施工过程中减少失误，减少零序电流在测量环节的综合误差，必将大大提高目前的接地选线准确性和可靠性。

参考文献

[1]赵福旺，姚彩霞.小电流接地系统接地检测的工程应用分析[J].继电器，2003，31（05）.

[2]陈秀国.小电流接地选线装置选线误判防范措施[J].山西电力，2010（03）.

[3]阚涛郝芳.小电流接地系统接地选线功能在自动化变电所中的应用[J].广东电力，2005，18（03）.