小电流接地选线

小电流接地选线装置实施

一、装置背景介绍

在我国110kV以下电力系统中，变压器的中性点多采用不接地或经消弧线圈接地方式，简称为小电流接地系统。在小电流接地系统中，发生单相接地故障时，故障相电压降为零，非故障相电压升高为相电压的V 3倍，但三相之间的线电压仍然保持对称，故障电流仅为系统对地电容电流，数值往往较负荷电流小得多，对供电负荷没有影响，因此规程允许继续运行1〜2h。但实际运行中，接地故障引起的弧光过电压可能会引起电力电缆爆炸、TV保险熔断甚至烧坏、母线短路等事故，因此，迅速确定接地点、消除单相接地故障对系统的安全运行有着十分重要的意义。

传统的寻找接地故障线路的方法是：依次逐条断开每回出线的断路器，故障线路被断开后，系统电压恢复且接地信号消失，否则继续寻找。虽然这种寻找方法大多可通过重合闸来进行补救，但对一些供电要求很高的用电客户来说，这种方法的弊病是显而易见的，尤其是对那些负荷较重的线路，这种方法已不满足安全稳定供电的要求。小电流接地选线装置自问世以来，迅速得以普及，经历了几次更新换代，其选线的准确性已在不断提高。

二、小电流接地系统单相接地故障特点

如图1所示为一中性点不接地系统，假定电网的负荷为零，并忽略电源和线路上的压降。电网各相对地电容为C o，这三个电容就相当于一对称Y形负载，其中性点就是大地。

U N

图1中性点不接地系统

正常运行时，电源中性点对地电压等于零，即U N=0,各相对地电压为相电势，三

相电容电流也是对称的，并超前相应电压90°,正常运行时的相量如图2

E A

IB

I A ____ ■■

E C IC E B

图2正常运行时的相量图

当A相发生单相接地时，A相对地电压变为零。此时中性点对地电压就是中性点对A相的电压，即UN=-EA。各相对地电压和零序电压分别为

U 'A = 0

U 'B = E B - E A = V3 E A ej-15°°

U 'C = E C - E A = V3 E A ej150

U o =1/3 ( U 'A + U'B + U 'C ) = -E A

上式说明，A相接地后，B相和C相对地电压升高为原来的V 3倍，此时三相电压之和不再为零，出现了零序电压。非故障相出现了超前相电压90°的电容电流，线路上出现了零序电容电流。其值分别为

|B=j 3 C0 U 'B

I C=j 3 C0 U C

3l0= |B+ |C=-j3E A3 C0

接地故障时的相量如图3

图3接地故障时的相量图

如下图4所示的中性点不接地系统中，线路 1、2和电源的各相对地电容分别为 C oi 、

C 02、C og 。当线路2的K 点发生A 相接地故障时，，系统中各元件的A 相对地电容 均被短接，

各元件的A 相对地电容电流为零。各元件的 B 、C 相对地电容电流都要通过 大地、故障点、电源构成回路，如图 4所示。

图4中性点不接地系统单相接地故障电容电流分布图

由图4可见，非故障线路1保护安装处流过的零序电容电流为

3I o1= I B 1 + I C1

电源保护安装处流过的零序电容电流为

3I 0g = I Bg + I Cg

故障线路2保护安装处流过的零序电容电流为 3102，仍以母线流向线路为假定正方 向，则

U

D

E

VC

Uo L B

Ic 1 Ic 2

—>~•- I B2

■ - - I C2

III 「C2

I

1 B2

ill L

dj

线路

1

I C1

E A I B1

占C oi

E B E C

I Ci I B1 「B2 线路

2

C o2

3I02= (I B2+ I C2)-(I B1+ I C1)-( I Bg+ I Cg)-( I B2+ I C2)

=-(I B1+ I C1+ I Bg+ I Cg)

=j3E A 3( C01+ C og)

综上所述，中性点不接地系统单相接地时有以下特点：

( 1 )接地故障相对地电压降为零，其它两相对地电压上升为线电压，系统出现零序电压，其值等于电网正常运行时的相电压，且处处相等；

(2)非故障线路保护安装处流过的是本线路的零序电容电流，其值为3E A3 C0，方向由母线指向线路，相位超前零序电压90°；

(3)故障线路保护安装处流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和，其方向由线路指向母线，相位滞后零序电压90°。

三、小电流接地选线的原理

中性点不接地系统发生单相接地故障时的特点是构成小电流接地选线的基本原理，接地选线装置的判据一般有两个。

(1)启动判据：一般用零序电压作装置启动判据。当系统发生单相接地故障时，发电厂(或变电站)母线电压互感器的开口三角绕组将产生零序电压，当零序电压大于整定值时(一般整定为10〜20V )装置启动，选线功能主站发出信号向该段母线上的所有出线保护装置召唤零序电流的大小方向，进行分析判断。

(2)选线判断：一般用零序电流的大小和方向构成选线判据。选线装置根据采集到的各线路零序电流的大小，初步判出接地的故障线路，再根据各线路的零序功率方向确认故障线路。

从上面小电流接地系统单相接地故障时的特点可以看出，故障线路的零序电容电流为所有非故障线路的零序电容电流之和，如果同一母线上的线路条数足够多，且各条线路的参数差异不大，则故障线路的零序电容电流将远远大于非故障线路的零序电容电

流，利用零序电流的大小就可以判断出故障线路。同时故障线路和非故障线路的零序电容电流方向不同是构成选线的另一主要判据，非故障线路的零序功率方向由母线指向线路、而故障线路的零序功率方向则由线路指向母线，利用零序功率方向的不同也可以判断出故障线路，而且零序功