采用小电流接地选线装置的必要性

　　小电流接地选线装置，简称小电流接地选线或小电流，用于电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、冶金等厂矿企业的供电系统，本文主要探讨采用小电流接地选线装置的必要性。

　　《河北电力技术》Hebei Electric Power(双月刊)1982年创刊，是河北省唯一的电力科技刊物;是河北省优秀科技期刊，并入编中国学术期刊(光盘版);主要刊登发电输配电(包括农电)、用电、电力建设、科研设计、技术改造等方面的论文和经验成果。

　　1选用小电流接地选线装置的意义

　　1.1小电流接地系统的特点

　　在电力系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，根据实际运行经验和数据统计，发生单相接地的故障占总故障率的70%以上。短路故障也多为单相接地后演变为多相接地而形成的。例如在生产、生活中电动机绕组单相绝缘击穿对地放电，电缆被盗剥，电缆芯外漏对地放电，架空线路断线等等。当发生单相接地后，会引起弧光过电压的问题，影响系统的安全运行。

　　1.2小电流接地系统的优、缺点

　　优点：主要可以避免接地故障跳闸，提高供电可靠性，大部分情况下，接地电弧能自动熄灭，电网自动恢复正常运行。

　　缺点：发生单相接地时，非故障相电压升高1.732倍，危害电网绝缘，接地点间歇性的拉弧，线路电容反复充放电，电压升高可能达到3.5倍，这样绝缘薄弱地方甚至被击穿造成短路。同时继电保护配置较困难，接地电流小，接地电弧不稳定，选择接地线路比较困难，一般都采用拉路法寻找故障线路，瞬时中断供电，严重时会造成停电事故

　　1.3发生单相接地时的处理

　　逐条拉路(转移负荷或者改变运行方式)寻找故障线路，这样非故障线路也会造成短时停电，反复的倒闸操作(很容易造成误操作事故)，如果接地时间太长，非故障相升高到线电压极有可能造成电器设备绝缘薄弱环节的击穿而发展成事故。这对要求连续供电的企业会造成影响。

　　通过小电流接地选线装置可以找出接地线路从而发出信号(或报警)，然后由运行人员采取措施后(转移负荷)再切除故障线路，这样可以大大提高电力供应中的安全、经济性。

　　2接地选线保护的原理

　　2.1零序电流原理

　　利用故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点，区分出故障线路和非故障线路，该原理在系统的电容电流较小，线路又长的情况下较难满足选择性的要求。

　　2.2零序功率方向原理

　　系统发生单相接地故障时，利用故障与非故障线路零序电流反向(故障线路的零序电流滞后零序电压90°，非故障线路的零序电流超前零序电压90°)的特点来实现的，目前，采用这一原理的装置很多，但对中性点经消弧线圈接地的系统无效。

　　2.3谐波电流方向原理

　　由于变压器铁芯非线性的影响，电网中除存在基波外，还存在一系列的谐波成分，故可利用5次或7次谐波电流的大小或方向构成选择性接地保护。对于中性点经消弧线圈接地系统，因消弧线圈的作用是对基波而言的，5次或7次谐波电流的分布规律与中性点不接地系统一样，所以该原理仍然可行。但5次或7次谐波含量相对基波而言小的很多，所以灵敏度低，在接地点存在一定过渡电阻的情况下将出现拒动现象。

　　这种判断谐波电流方向原理的选线装置不受运行方式的影响，已应用于装有三相电流互感器或零序电流互感器的变电所。

　　2.4首半波原理

　　利用接地故障发生在相电压接近最大值这一瞬间，故障线路暂态零序电流第一个周期的首半波与非故障线路相反的特点实现，但该原理不能反映相电压较低时的接地故障，且受接地过渡电阻的影响较大，同时也存在工作死区。

　　综上所述，常用的几种选线原理都存在着自己的不足，因此，将各个原理有机的结合起来，扬长避短，使选线成功率达到更高。

　　3零序电流的采集

　　3.1零序电流的采集

　　若全部为电缆时，每条回路通常都安装一个零序电流互感器，一般安装在电缆头下方;全部为架空出线时，三相均安装互感器(互感器的精度、变比特性均一致);对于既有电缆，又有架空的出线，三相零序过滤器产生的零序电流与专用的零序电流互感器产生的零序电流极性要一致。

　　3.2零序电流互感器的选用原则

　　零序电流互感器采集的是零序电流，无原绕组，只是将被测回路的导体穿过它的内孔，作为原绕组，匝数只有1匝。当出现单相接地故障时流过接地点的电流均在10以下，精度难以保证，所以要求选用高导磁铁芯的高精度零序电流互感器，尽可能减少变比误差和相位误差，使其在原方电流大于1A时基本能达到变比误差小于1%，角误差小于1%，使输入检测装置的电流能精确反映各回路零序电流的大小和相位。提高接地检测装置的正确动作率。

　　3.3零序电流互感器的正确使用

　　(1)所有零序互感器的极性必须一致，尤其要注意零序互感器和三相互感器混用的场合，对于有两段以上的母线的系统，必须保证所有引入装置的互感器的极性一致。(2)零序电流互感器一般安装在电缆头下方，并穿过零序电流互感器的铁芯窗口后在接地，如果安装在电缆头的上方，则电缆头的保安接地线应直接接地，不用穿过零序电流互感器的铁芯窗口，严格讲，这种接法是不允许的，会给将来的维护造成误解。接地线应与电缆外皮的铠甲、零序电流互感器的铁芯绝缘。

　　4综合自动化变电站小电流接地选线的实现

　　部分变电站采用了基于WINDOWSNT操作系统的微机综合自动化系统，其小电流接地选线功能的实现硬件上配置简单、灵活，选线的软件也不复杂。当某段母线的电压互感器开口三角电压(零序电压)越限时(一般设置为10-20V)，由公用采集装置检测出，并向选线功能主站发出信号，功能主站收到信号后，向该段母线上的所有出线保护装置召集零序电压、零序电流的向量和，然后计算出接地时电容性无功功率的方向，同时根据各线路零序电流的大小，判出接地的故障线路。

　　目前，小电流接地系统选线保护的选线成功率还不是很高，准确率能达到90%的装置为数还很少。但是对于出线较多的变电站来讲，采用接地选线保护还是有着极其重要的意义。各个厂、站应根据自己的实际情况对选线保护进行配置。

　　参考文献：

　　[1]丁书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2010年7月.

　　[2]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统[M].北京：中国电力出版社，2004年.

　　[3]黄益庄.变电站综合自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2000年.

　　[4]李火元.电力系统继电保护与自动装置[M].北京：中国电力出版社，2003年.

《采用小电流接地选线装置的必要性》

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