论小电流接地系统故障定位技术

张宇飞

(济南大学自动化与电气工程学院，山东 济南 250022)

0 引言

在电力系统中，配电网作用重大，是输电系统与用户之间的桥梁。而我国电力网中，中低压配电网通常是经消弧线圈接地与中性点不接地方式，部分采取经高电阻接地，均为小电流接地系统。而小电流接地系统由于线路繁多，故障较为复杂，难以准确发现故障特征，易被工作人员忽略，进而造成更加严重后果。因此，应当正确应用故障定位技术。

1 电网环境与接地故障

根据现有电网运行资料整理分析后，配电网事故在电网总事故中占据90%，所以，提高配电网供电可靠性意义重大。而在接地故障中，常见单项接地故障，其属于临时性故障，发生此故障时，由于电流较小，三相之间线电压仍旧对称，不会影响负荷供电的设备。因此允许系统设备短时间运行。通常情况下，可运行1～2h，不会产生跳闸情况，有效将供电可靠性提高。但是一相接地后，其他两相将会升高对地电压，是相电压数倍，会威胁设备绝缘，若无法及时处理，则会发展成弧光放电、两相短路、绝缘破坏等情况，造成去系统过压。所以，需要应用故障定位技术，以准确定位故障，保证系统运行稳定性。

2 小电流接地系统故障定位技术

2.1 信号注入法

信号注入定位的方法又可称其为“S”注入法，此种方法在产生接地故障后，凭借信号注入装置，可利用母线PT专递特定频率电流信号至系统内部。注入信号后，信号在故障线蔓延向大地注入[1]。可使用外部信号探测器，若是检测到故障信号，则可知此线路故障，沿着故障线路利用线路探测器查看后，信号密集分布，则可确定故障点，完成故障定位。基波频率在操作过程中，在工频n次谐波和n+1次谐波之间，通常使用220Hz频率，将测量中故障信号干扰减少，提高故障定位的准确性与速度。此种方法应用十分广泛，效率高，但是若接地电阻较大，则会信号分流，定位产生误差，且信号注入法使用设备将故障定位成本与工作量增加，无法对间歇性与瞬时性故障进行精准定位。

2.2 零序电流突变法

零序电流突变主要是将消弧线圈参数改变，出现零序电流突变量，以进行故障定位。此种方法具体操作中，接地故障后消弧线圈电阻值会产生变化，补偿电流也随之产生变化，因此会导致电抗值主动改变。此时，补偿电流突变后，沿着故障线路零序电流经过故障点向大地流入，利用外部检测设备检测突变电流，进行数据分析，可根据集中分布位置推断故障点部位。此种方法信号强度较大，适合应用在设备运行较为复杂的环境之中。但是检测间歇性与弧光接地缺少效果，且需要依靠自动调谐弧线圈相互配合。工作人员若是将消弧线圈参数改变，则会对故障线路的电弧平衡造成影响，进而危害系统安全，导致二次伤害。因此，在运行中需对此进行精准控制，以避免产生不利情况。

2.3 中电阻法

中电阻定位主要是人为在地和系统中性点之间设置中值电阻，发生接地故障后，通过电路分流可产生附加工频故障电流，流经接地弧故障点向大地流入。借助故障检测设备可有效检测出电流，但故障点下游却无法准确定位故障，有助于故障点检测定位。此种方法由于设计中值电阻不便，提高成本，增加的接地电流也导致人为造成信号干扰，无法对间歇性与瞬时性电流故障检测出来，但由于其灵敏度较高，应用也十分广泛。

2.4 幅值分布相似性故障定位法

此定位方法主要是利用零序电流信号幅值信息，在发生故障后1个工频周期中，即20ms内暂态零序电流划分为4个时间段，并计算此时间段中有效值，作为电流幅值，生成检测点幅值序列，与相对熵原理相结合，幅值分布序列之间差异越小，则差异系数越小，相反，则差异系数增大[2]。幅值分布序列相同，则差异系数是零。根据小电流接地系统故障暂态零序电流分布特点，上下游故障点幅值检测差异分布系数小，两侧幅值差异系数较大。以此为依据，选择幅值差异系数较小支路为故障支路，对支路上幅值分布差异系数进行计算，选出最大幅值系数差异是故障段。此种方法不会受到故障位置、接地过度电阻、故障初相角等影响，具有较高成功率，算法也十分简单，只需要电流信号即可定位故障，降低了成本。

3 结语

总之，我国在多雨天气、潮湿环境下，易出现小电流接地系统故障，而此故障一旦出现，则会造成系统过电压、绝缘击穿等问题。因此，应当根据故障实际情况，选择正确故障定位技术，以便及时处理故障，保障电网运行安全。