单相接地时故障查找方法的探讨

张强

摘要：传统的查找故障线路的方法可能找不出补偿电网的故障，本文对一些主要接地故障查找方式进行了分析、比较.提出了新的组合形式的选线方案。

关键词：接地故障;消弧装置;组合选择

0 引言

配电网发生单相接地时，传统的查找故障线路的方法是由变电运行人员逐个断开每路馈线。这种方法因需对变电所的各路馈线逐一停电从而影响了供电可靠性。为此人们研究出了自动选线装置。早期的自动选线装置一般是对各馈线加装零序电流互感器，利用互感器检测发生单相接地故障的零序电流选出故障线路。这种方法基本上能满足选线的准确性要求。但是随着电网的发展，现在我国电力系统大多采用消弧线圈对配电网电容电流进行补偿，特别是大量的自动跟踪补偿消弧装置在电网中得到了应用，由于自动跟踪补偿消弧装置可以工作在过补偿、欠补偿和全补偿3种状态，这对限制配电网过电压、促使接地电弧可靠熄灭起了很大的作用。但电网经补偿后，有时故障点的残流变得非常小，导致干线的零序电流很小，致使基于零序电流选线的接地选线装置选不出故障线路。如四川某单位就曾发生过因变电所投运了ZXB系列自动跟踪补偿消弧装置后，接地残余电流被补偿到非常小，原来的接地选线装置不能正常工作的情况。这就是说经过消弧装置补偿后的电网，对接地故障发生时的正确选线提出了更高的要求。

1 目前接地选线的方式及存在的问题

目前补偿电网的接地选线主要采用以下方式：

（1）谐波电流法。该方法主要是利用消弧线圈只能补偿工频电容电流而不能有效补偿谐波电流的特点，检测每条线路的谐波电流，用比较谐波电流的幅值和相位的方法来查找故障线路。该方法能适应于采用自动跟踪补偿的电网，但选线灵敏度与电网的电压质量有关，比如当电网的供电质量很好，高次谐波较少时，可能达不到灵敏度的要求，从而无法检测出故障线路。

（2）注波选线法。该方法主要是在接地故障发生时通过母线压变向母线注入特定频率的电压信号，该信号只有在故障线路才能形成回路。产生电流，利用装在开关柜上的传感器进行接收.比较各分路信号强弱来找出故障线路 该方法是利用特定频率的接收传感器来接收特定的电流信号，但在现场高温和低温恶劣的运行环境下，工作点容易漂移，一旦工作点漂移，就收不到特有频率的电流信号，且该方法容易受现场强电磁场的干扰。并不能确保选线的准确性，所以该方法也有一定的缺陷。

（3）残余电流增量法。残余电流增量法是配合相关型号的消弧装置在处理单相接地故障时，一定的时间内利用放大电路把残余电流放大，足以满足零序电流互感器灵敏度的要求，然后利用零序电流法查找出故障线路。该方法选线较为准确，但是以牺牲自动跟踪补偿消弧装置的功能为代价。在将接地故障残流放大的时间段内，有可能因为故障残余电流的增大而发生弧光接地过电压.或者由单相接地发展为相间短路。并且该方法只能配合特定的跟踪补偿消弧装置，并不能用于其它場所，有较大的局限。

2 电网补偿对接地选线的要求

对于一些瞬时性接地故障（如因雷电过电压引起的绝缘子瞬时闪络。高压线路下的树木在风的作用下树尖扫向线路等）.经补偿后接地电弧能够熄灭，线路能恢复正常运行但也有一些故障是不能自动恢复的。如绝缘子的永久性击穿等。 因绝缘子的对地绝缘电阻为零或绝缘电阻很低，就需要把接地故障线路或接地故障点找出来，及时进行清除。也就是说，对补偿电网接地选线的首要任务是选线的准确性。不要求在时间上非常迅速，在找出故障线路后，能对故障性质进行判断，如金属性接地、过渡电阻接地或瞬时性故障，并能根据事先设定的时间切除故障线路.最好还能指示故障的范围.并及时查找故障点进行清除。

3组合选线的方式

经过分析，我们提出了组合形式的接地选线方案。利用传感技术，同时使用几种不同的选择原理和方式进行综合的分析判断。

（1）首先采用零序电流选线法和暂态电流选线法，对各分路的零序电流和暂态电流进行计算机快速巡检，比较零序电流和暂态电流的大小。只要消弧线圈不是工作在全补偿状态.故障电流只要能满足零序电流互感器灵敏度的要求.就可用零序电流法检出故障线路。即使在全补偿状态.那么暂态电流由于幅值较大.也可以检出 这就要求取样装置的反应要尽可能快。通过比较暂态电流大小的方法，配合零序电流法检出的稳态电流，基本上可以判断出故障线路。

（2）使用谐波电流检测法.在接地故障发生时，检测各馈线的谐波电流，特别是5次谐波电流的大小及相位.进行分析判断 在电网的谐波分量满足检测灵敏度要求时，该方法基本上能检出故障线路。

（3）采用谐波信号增值法，当电网谐波分量不能满足灵敏度要求时.可启动谐波发生器向母线注人5次谐波.在故障线路将有5次谐波电流流过.通过检测各分路的5次谐波信号可判别出故障线路。

采用上述几种方法，能够更准确快速的查找出线路的单相接地故障，从而使电网能更及时的恢复供电，提高供电的可靠性。

参考文献

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[2] 大型发电机变压器继电保护整定计算导则，北京：中国电力出版社， 2000.

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