提高小电流接地系统选线准确率的装置应用

李贺 沈飞 徐玮 郑旭 王迪

国网大连市金州新区供电公司 辽宁大连 116600

1 小电流接地方式概述

小电流接地方式（不接地或经消弧线圈接地）因其高供电可靠性是目前电力系统配电网的主流接地方式，其原因在于这种接地方式在发生瞬时性单相接地故障可以自行或经消弧设备的帮助清除故障点，使系统恢复正常状态[1]。也就是说，小电流接地方式具有瞬时性单相接地故障的自愈能力。但是在长期运行实践中小电流接地系统也暴露出以下问题：

一是消弧线圈无法清除永久性单相接地故障使系统恢复正常状态，而且在故障点绝缘的重复击穿-恢复-再击穿的过程中，常伴随高幅值高频电流反复流过和烧蚀故障点，极易引起事故扩大化。

二是即使是对于瞬时性单相接地故障，消弧线圈仅能够 补偿流过故障点的工频电容电流，而现代配网系统中实际通过接地故障点的电流除工频电容电流以外，还包含大量的高频 电流和阻性电流，即使把流过故障点的工频电流补偿到满足国标要求的5A以下，仍然可能维持电弧的持续燃烧。

三是小电流接地系统在发生单相接地故障时产生的故障信号小且接地故障点状态复杂，故障选线准确率低和故障定位困难，难以利用现有的配网自动化系统实现单相接故障地区域的自动快速隔离和恢复供电。

综上，为解决小电流接地方式中存在问题，提高接地选线准确率，综合使用多种单相接地故障处理技术来进行单相接地的智能化处理就显得十分关键。

2 智能接地装置的基本情况

2.1 智能接地选线装置结构

智能接地装置正是综合使用多种单相接地故障处理技术而研发出来的，其主要构成元件为消弧软开关（由K1、K2、K3、K4四个开关和过渡电阻R构成）、带阻抗接地变压器JDB、三相一体式接触器K5、主控器等。

2.2 基本应用原理

智能接地装置的控制器通过检测系统母线三相电压和零序电压，可以迅速发现智能接地装置覆盖的零序系统范围内发生的单相接地故障，并判明故障相别。为尽快熄灭电弧以避免危害升级，智能接地装置控制故障相开关（K1或K2或K3）经过渡电阻R闭合后再通过闭合开关K4将故障相金属性接地，熄灭接地电弧并转移故障点电流，保护故障点防止出现事故扩大化。经短暂延时后，三相一体式接触器K5闭合，投入接地变压器JDB，延时50毫秒后，先开关K4断开投入过渡电阻R再断开故障相接地开关（K1或K2或K3），并判断是否再次出现单相接地故障，如若没有出现则表明这是一次瞬时性单相接地故障，记录事件，系统恢复正常运行；若是单相接地故障再现则表明这是一次永久性单相接地故障。与此同时，智能接地装置发出瞬时选线零序电流，完成选线后，接地故障相软开关重新闭合，进入单相接地安全供电模式持续运行一段时间或与常规继电保护配合实现单相接地故障的快速隔离和转供电[2]。

3 提高小电流接地系统选线准确率的装置应用

该综合接地装置在提高小电流接地系统选线准确率方面的应用主要集中在以下三方面：

3.1 通过智能电流检测提升选相容错、纠错力

小电流接地系统选线过程中如果出现差错，有可能引发母线短路。而该智能接地装置则通过检测流过过渡电阻R的电流和相关量来更快速的判断单相接地故障选相动作的正确性，同时在出现选相错误时因过渡电阻R的限制作用，也能够避免母线发生相间短路。之后只需要将合错相别的接地开关分断并进行重新选相即可，如此就在极大程度上减少了接地选线过程中短路事故的发生。

3.2 通过技术综合提升选线准确性

该装置在选线过程中综合应用了DSP处理技术以及交流模拟信号数字传输技术。这两项技术主要在系统发生永久性单相接地故障时采用短时投入带阻抗接地变压器方式来增大故障点接地电流信号，并与智能接地预处理器配合，最终准确地从1500Ω以下的高过渡电阻接地线路中选出故障线路，使得其选线准确性大大提升。同时可以配合安装在配电线路上的FTU、DTU和故障指示器提高单相接地故障定位准确率。

3.3 通过低阻抗短时投入提升故障处理有效性

消弧软开关的过渡电阻对高频弧光电流的幅值限制和衰减，避免了高频电流对故障点的进一步破坏和对二次设备的电磁干扰，可以实现快速有效消弧；过渡电阻和带阻抗接地变压器的短时投入，为系统提供了低阻抗零序电流通道，解决了在接地故障恢复，故障相接地开关断开过程中造成的系统中性点低频振荡。

4 结语

该智能接地装置综合应用多项现代科技，将传统人工选线方式智能化，通过智能电流检测与DSP处理技术和交流模拟信号数字传输技术的联合应用极大提升了小电流接地系统选线的准确率和容错率，并且通过低阻抗短时投入大幅提升了故障处理有效性，有助于进一步保障其系统运行的稳定性，因此在实践中值得借鉴与推广使用[3]。