消弧线圈接地系统小电流接地选线

熊涛

摘要：在电力系统中，把中性点不接地或经消弧线圈、电阻接地的系统叫小电流接地系统，在小电流接地系统中最常见的故障是单相接地。单相接地时接地电流较小，按电力系统安全运行规程的规定，发生单相接地故障后可继续运行1至2小时，但此时系统非故障相对地电压升高为线电压，若不及时处理，极易发展成两相短路使故障扩大。通过对消弧线圈接地系统特点进行分析，提出不能用传统的零序电流、零序功率方向选线原理来判别故障线路，也研究下消弧线圈接地系统单相接地的几种选线方法，并从运行维护的角度提出了需注意的问题。

关键词：消弧线圈；接地系统；选线 ；问题

一、小电流接地选线原理

我国通过我们自己的经验和学习理论知识，电力工程师们陆续研制出的一些小电流接地选线的原理，我们可以简单的划分成以下几种方法

（1）最大值分析法：当系统发生单相接地时，故障线路零序电流为其他非故障线路零序电流之和，原则上采样值最大的就是故障线路，但是这种方法由于CT的不平衡，或者信号小，误差比较大，一般作为初选。

（2）功率方向法：采用判断每条线路的零序电流之间的方向或者电流与电压之间的超前与滞后关系来确定故障线路。

（3）有功分量法：在单相接地的电流中有功电流，经消弧线圈接地系统，这种分量不会被补偿掉。装置通过特殊的硬件采样，使该信号充分放大，依据方向和幅值，准确判断出故障线路

（4）谐波分析法：单相接地的电流中除了含有暂态分量、基波分量还含有高次谐波分量，其中高次谐波电流中主要为5次谐波分量，采集每条线路的零序电流，通过数字滤波计算出5次谐波的分量。依据故障出线分量最大的原则进行选线。这几种原理的产品都是依靠定值或功率方向来选线的。当系统运行方式发生变化、线路长短相差较大及系统中有消弧线圈时，经常发生误判；原理上采用零序电压启动，谐波电流方向选择故障线路，充分考虑了PT断线过渡电阻变化而引起的零序电流变化等影响。

二、消弧线圈接地系统的特点和目的

特点是响应速度快、精度高、解决死机等优点，是广大中压配电网络优选的接地方式。采用输入信号采用多路径输入，增加实时采样的取点密度，从而提高采样输入信号的精度、可靠性。控制器采用80C196或PLC或工程机为控制核心，运算速度快、集成度高、抗干扰能力强，多路采集输入信号和输出指令全面隔离，出口双地址控制。杜绝干扰而引起的测量误差、误动作。软件系统实现受干扰自动重入，重要数据采用冗余校验及BCH码校验，干扰引起的数据混乱可。

消弧线圈补偿电网中性点装设消弧线圈的目的是自动消除电网的瞬间单相接地故障；当发生永久性（金属）单相接地故障时，有两种选择：经选线装置或微机接地保护检出故障线路后，作用于跳闸；也可使电网在一定时间内带故障运行，待调度部门转移负荷后延时跳开故障线路，使电网具有很高的运行可靠性。用施加直流励磁电流，改变铁芯的磁阻，从而达到改变消弧线圈电抗值的目的，它可以带高压以电的速度按一定的设计曲线调节电感值，故没有抽头，实现了无级、连续、静态的调节。利用施加直流励磁电流，改变铁芯的磁阻，从而达到改变消弧线圈电抗值的目的，它可以带高压以电的速度调节电感值。在电网正常运行时，不施加励磁电流，将消弧线圈调整到远离谐振点的状态，避免串联谐振过电压的产生，而无须阻尼电阻，同时实时检测电容电流的大小，当电网发生单相接地故障后，瞬间调节消弧线圈，实施最佳补偿。如果补偿以后的接地电流大于本身线路电容电流，且方向由线路流向母线，故障线路零序电流将减少。如果补偿以后的接地电流小于本身线路电容电流，故障线路零序电流不但大小变化，且方向也变为由母线流向线路。

当过补偿时即，这种补偿方式没有发生过电压的危险，因而得到了广泛的应用，采用过补偿后，通过故障线路保护安装处的电流为补偿以后的感性电流，它与零序电压的相位关系和非故障线路电容电流与零序电压的相位关系相同，数值也和非故障线路的容性电流相差无几，因此不接地系统中常用的零序电流选线原理和零序功率方向选线原理已不能采用。

三、接地选线装置现场存在问题

（1） 零序电流互感器穿过电力电缆和接地线时的接法问题。不论零序电流互感器与电缆头接地线的相对位置如何，零序电流互感器与接地线的关系应掌握一个原则：电缆两端端部接地线与电缆金属护层、大地形成的闭合回路不得与零序电流互感器匝链。即当电缆接地点在零序电流互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在零序电流互感器以上时，接地线应穿过零序电流互感器接地。同时，由电缆头至零序电流互感器的一段电缆金属护层和接地线应对地绝缘，对地绝缘电阻值应不低于50kΩ。

（2） 接入选线装置的线路数量问题，通常情况线路路数至少不少于3路才能保证正确判断，一般变电所都能满足此要求。当出线路数少，母线有防止电压互感器铁磁谐振或防止过电压的接地电容时，接地选线判断比较准确。另外，凡是接在母线上的各馈电线路包括补偿无功功率的电容器等的电缆都必须经过零序电流互感器接入选线装置，否则未接入选线装置的线路接地时采用幅值比较法的装置可能误判断，采用方向比较法的则可能判为母线接地。

（3） 零序电流互感器型号统一问题。幅值比较的前提是变电所各出线的零序电流互感器的特性必须一致，否则可能因特性不一致而造成误判断，这一点，尤其在变电所扩容新增加配电线路时一定要注意。新增线路的零序电流互感器必须与原有其它线路的零序电流互感器型号、生产厂家保持一致。对于开合式零序电流互感器，开合接触面应无灰尘，确保面接触。对有架空出线的线路，虽然可以用三只测量用电流互感器滤出零序电流，但由于与电缆出线零序电流互感器特性不一致，架空出线也应改为一段电缆出线，以便于用同型号零序互感器。

（4） 零序电流互感器的极性问题。各配电线路的零序电流互感器的极性必须一致。出线为双电缆时。为保证线路零序电流的准确测量，每条出线电缆应尽可能采用一根电缆，对负荷较大的线路可采用大截面同心电缆，不得不采用双电缆并列时，应尽可能选用内径较大的零序电流互感器，将两根电缆同时穿入零序互感器。

（5）安装完后系统调试问题，及时发现施工中存在的问题，具体调试的方法如下：解开TV开口三角的零序电压引入线，用调压器模拟零序电压，加入装置，此时加入的电压应与装置显示的电压一致，同时用升流器在TA一次侧模拟系统单相接地电流，穿过TA一次时，一条线路反穿，其余线路正穿，所加入电流应大于20mA，此时装置能正确选线，说明该装置回路可以投运。

四、总结

现有的接地选线方法，在中性点改为经消弧线圈接地后，有的已不能使用，有的虽然能用但有较大的局限性，选线效果不理想。根据潮州供电分公司的应用经验，要提高小电流接地选线装置选线的正确率，除了装置采用好的原理外，电力部门自身的安装、调试、运行、维护都至关重要。只有各环节的工作均做好了，接地选线装置选线的正确率才能达到较高的水平。

参考文献：

[1]李景禄，关于接地工程中若干问题的分析和探讨，高电压技术，2006.

[2]常树生，双层土壤地网接地电阻的简化计算，高压电技术，1996.

[3]卢志伟，大型地网跨步电气接地，接地系统，2009.