配电网接地故障与判断之我见

岳凯 王芳芳

（山西省长治清华机械厂 山西长治 046012）

配电网接地故障与判断之我见

岳凯 王芳芳

（山西省长治清华机械厂 山西长治 046012）

经济的发展和人民的正常生活都离不开电力系统的支持，我国电力系统的组成主要包括发电系统部分、输电系统部分和配电系统部分这三个部分。就目前来看，我国电网系统的建设正处于起步阶段，特别是配电网络的建设和完善与发达国家相比，尚且存在较大的差距。鉴于此，本文主要结合配电网接地故障的基本情况，分析了配电网接地故障，旨在促进电力系统的发展。

配电网；接地故障；判断

配电网系统作为我国电力系统的重要组成部分，对电力的正常供应具有重要的影响。我国在配电网选线的方式上制作出了很多的方案，但是这些方案在应用过程中，都表现出来了一些弊端，特别是配电网接地故障成为配电网系统的重要问题。切实解决好配电网存在的接地故障，能够及时判断故障产生的原因，有利于保证配电网络的顺利运行，确保电力系统的正常运行。

1 配电网接地故障概述

1.1 配电网接地故障

我国的配电网络覆盖范围非常广，拥有的配电线路众多，所以配电网接地出现故障使在所难免的，一旦配电网接地线路出现故障以后，工作人员能够迅速做出反应，找出故障产生的原因并判断故障发生的位置，实现故障的解决和迅速供电，有利于保证供电的稳定性。我国配电网中性点接地的方式主要包括两种，分别是有效接地方式和非有效接地方式，并且非有效接地方式包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式以及中性点经高阻抗接地方式。此外，依据中性点接地方式还可以分成大电流接地系统和小电流接地系统。

配电网接地通常采用的方式是中性点非有效接方式，所以如果配电网接地线路出现故障时，特别是单相电接地出现故障以后，故障部位的接地网电流很小，所以还可以继续运行几个小时，但是如果长时间工作，不仅会损坏设备，同时还会对整个电力系统产生了不良影响。在配电网中，单相接地故障发生的概率较大。经过研究和调查可知，在配电网接地故障中，大约有80%的故障时单相接地导致的故障，由于单相接地故障的电流稳态较小，但是继电保护装置在发生故障时发出信号才能被发现，因而单相配电接地故障不易被发现。

1.2 国内外研究现状

早在20世纪初期阶段，国外就已经对小电流的接地系统选线进行了广泛研究。原苏联小电流的接地系统较为普遍，该国家重视接地保护和选线工作的研究与开发，并且研究出几代用于选线的装置；日本的配电网系统使用中性点不接地系统和中性点经小电阻接地系统，第一种系统使用无功方向的保护装置，第二种系统使用零序过电流保护装置；德国的配电网主要使用中性点经消弧线圈接地方式，目前德国用于单相接地故障选线的方法是便携式接地报警装置。在20世纪90年代开始，国外就已经出现了利用人工神经网络进行配电网接地故障的选线。

我国对配电网接地故障的研究是从20世纪50年代末开始，多种单相接地保护法和故障选线装置被研究出来，总体来说保护装置从零序电流保护发展到了无功功率保护，从普通的继电器保护到微机保护。从90年代到现在来看，我国的研究学者进行了大量的研究和分析，从而提出了选线方法和原理，包括群体比幅比相方法、模糊理论选线方法、数学形态普原理选线方法、粗糙集原理选线方法等内容，同时也研发出了对应的选线装置。

1.3 配电网接地故障分类

组成配电网的主要是进行配电的变压器、电缆线路、隔离开关、杆塔等部分，从而进行电力网络的分配工作，并且在配电网进行工作时，出现配电网接地短路是一种常见的故障，短路故障可以分成三种类型，分别是单相接地故障、两相短路接地故障和三相接地故障，其中前两种是非对称故障，三相短路是对称故障。当发生配电网接地故障时，导致稳定电气分量的数值降低，也就是所说的单相接地故障导致的暂态电气。暂态电气包括包含零序电容电流的暂态、接地电流的暂态和补偿电流的暂态，总体来说当配电网接地发生故障以后，暂态接地电流不仅会快速减少零序电容电流，并且还能够放缓补偿电流的减少速度。

1.4 配电网接地故障选线方法

在电力系统的发展过程中，近些年来研究配电网接地故障成为热点话题，目前已经有多种故障选线方法被提出，但是大体上可以分为两种类型：①利用故障信号的特点进行选线；②不利用故障信号的特点进行故障选线。

利用故障信号特点进行选线。①零序电流比幅法。如果配电网接地故障发生时，那么出现故障线路的零序电流与未出现故障的线路零序电流是不同的，其标志是故障线路的零序电流数值大；②负序电流选线法。当发生单相接地故障以后，不仅会出现零序电流，而且还会出现负序电流，负序电流在配电网线路中的分布与零序电流有相同的性质，所以可以根据这一特征判断线路。

不利用故障信号的特点进行选线。①逐条拉线法。这种方法的运用原理是如果配电系统中的一条线路出现单相接地故障时，那么就会产生零序电压，如果拉开这条线路后，零序电压就会消失，所以可以判断是否存在接地故障；②注入变频信号法。这种方法是通过注入谐振频率来判断故障线路。

2 配电网接地故障与判断

2.1 基于广域信息的配电网接地故障分析

进行广域网信息的配电网接地故障分析与判断，主要是根据放射性的配网结构特征和广域的信息进行的，利用这种方法可有效判断是否发生单相配电网接地故障，并且还能判断是否出现对称接地故障，这一判断分析方法也是突破了传统判断配电网接地首端与末端故障分析方法，实现了配电网接地故障判断的创新与发展。

2.2 基于暂态零模量电流的配电网接地故障分析

在电力系统的配电系统中，发生不对称故障的概率要远远高于对称故障发生的概率，并且该方法对暂态零模量电流的接地故障判断方法十分重要。这一方法可以根据电流的处理方式分为暂态零模量电容判断和暂态零模量电流差分比故障判断。

其中一种判断方式主要是在故障出现时，利用暂态电容电流判断故障电流的基本性质，主要体现在发生这一故障的放电电容电流衰减的速度相对较快，且振动频率高，如果配电系统的一条线路出现单相接地故障后，暂态电容电流持续时间比较短，并且为了实现对暂态电气特征量的有效控，提取特征量也只是在配电网接地故障发生后的暂态周期中。无论是在故障线路还是非故障线路中，暂态零模量的电压具有相同的作用，再加上暂态零模量的电流会决定暂态抗阻的大小，而决定暂态抗阻值的根本因素是接地电容的大小，所以当配电网接地故障发生时，暂态零模量的电流数值是未发生配电网接地故障的暂态零模量数值的总和，而未发生配电网接地故障的线路暂态零模量的电流数值就是自身暂态零模量的电流数值，所以可以依据这一特征对线路是否发生配电网接地故障进行判断。当暂态零模量的电容数值与电容大小总和一致时，由此可以判定此时的配电网接地故障是单相接地故障，这一位置的电容大小如果与本地接电线路的接地电容相等，那么便能判断为未发生配电网接地故障。

另外一种配电网接地故障判断与分析可以依据差动保护原理进行故障判断，利用暂态零模量电流的差分比进行配电网接地线路的选择，在具体的配电网接地故障线路选择时，还需依据具体的电路情况进行判断与比较，由此判断是否发生配电网接地故障，确定科学有效的方法予以解决。

3 结语

综上所述，电力系统作为我国的基础设施，对人民的生活和经济的发展具有重要的作用，配电系统作为电力系统的重要组成部分之一，对电力的正常供应具有不可忽视的影响。在配电系统运行的过程中，配电网接地故障的判断与分析是目前研究的热点问题，通过对配电网接地故障判断的研究，有利于找出科学的选线方法和装置，及时发现出现故障的线路，加快配电网接地故障的处理效率，是电力持续供应的可靠保障。

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1004-7344（2016）21-0062-02

2016-7-10