小电流接地系统单相接地故障检测新方法

小电流接地系统单相接地故障检测新方法

发表时间：2016-04-19T17:06:57.403Z 来源：《电力设备》2015年第9期供稿作者：贺见云1 韩冰2

[导读] 1江苏华驰电力工程有限公司 210012;2中建中环工程有限公司小电流接地系统包括三方面，中性点不接地系统、经消弧线圈接地系统以及经高阻接地系统。

（1江苏华驰电力工程有限公司 210012;2中建中环工程有限公司 210008）

摘要：随着我国科学技术不断发展，电网也得到了较大发展。由于小电流自身的特性，其具有较好的供电可靠性，但是在实际工作情况中，其有着较高的几率发生单相接地故障，在其发生故障时，形成两点或多点接地短路是由于小电流过长时间接地运行造成的，最终过度提高电压，从而对整个电网系统的正常运行造成较大的影响。所以为了更好确保电网系统更好运行，技术人员必须对其接地故障进行有效检测，从而保障电网正常运行。本文通过对小电流接地系统单相接地故障检测新方法进行合理分析，提出了一些有效的建议。

关键词：小电流；接地系统；故障；检测

小电流接地系统包括三方面，中性点不接地系统、经消弧线圈接地系统以及经高阻接地系统。由于在实际情况中，每个地区以及每个国家都有着不同的电网中性点处理方法，所以在实际检测中会遇到一些困难。中性点不接地系统或者是经消弧线圈接地系统一般应用于我国3至66KV中低压配电网系统。由于小电流有着多样的接地方式，所以在检测起来也需有不同的应对方法，所以技术人员必须对其检测技术加强研究，促进电网更好发展。

1 小电流接地系统单相接地故障分析

电力系统中性点接地方式包括三种，首先是中性点不接地，结构简单、运行简便是中性点不接地系统的主要特征，其在运行时不用添加其他辅助设备。当中性点不接地系统发生故障时，其能够通过自身工作特性自动熄弧。由于非故障相电压不会有较大升高，所以对于系统的对称性不会造成较大影响，单相接地系统具有较小的电流，所以避免了短路回路的形成。由于系统在运行时，单相接地故障不会立即对其造成影响，而且由于电力系统有自身的安全系统，所以工作人员有足够的时间采取有效的措施解决故障。如果系统受雷击影响，产生了绝缘闪络，那么系统能够自行进行排出，从而确保正常供电。其次是中性点经消弧线圈接地，其原理有两个，一是电网的接地电容电流会受到消弧线圈的电感电流补偿，从而减小故障点的接地电流，这样其在流通时，就容易造成电弧熄灭。二是恢复电压受消弧线圈的影响，其速度逐渐降低，从而有效解决了接地电弧重燃的发生。最后是中性点经高阻接地，中性点高祖接地可以防止间歇电弧过电压的发生，减少了异地相接的可能性，从而为技术人员的检测工作提供了较大的便利。

2 小电流接地系统单相接地故障检测新方法

在实际工作中，工作人员一般通过选线对小电流接地系统单相接地故障进行检测，而稳态选线和暂态选线是选线方法主要类型，其对于接地系统故障检测具有较好效果。

2.1 稳态选线方法

（1）稳态零序电流比较法

当单向接地故障在中性点不接地系统中出现时，系统非故障元件的对地电容电流的总和就等于故障设备中流过的零序电流的参数值，此时故障线路中的零序电流比所有的线路中的电流都要大，并且其电流方向与其他非故障线路零序电流的方向相比，具有相反性，所以工作人员可以通过这一点并结合零序电流的幅值和相位就可以对故障线路进行明确，从而更好排除故障。例如，某电网500KV变电站发生接地故障，系统线路进行自动保护，同时在较短时间内排除了故障，进行了重新合闸。同时电厂中其中两个变压器零序差动保护动作正常，多个断路器跳开。这时技术人员就可以对零差保护误动进行合理分析，对其当时运行方式和保护动作情况进行明确，通过对线路中的零序电流进行检测，从而排除故障因素。

2.2 谐波法

由于故障电流会受故障点、变压器、消弧线圈等影响，所以有谐波信号的存在，其谐波信号主要是五次谐波分量，在谐振电网中，是按照基波整定消弧线圈的，所以技术人员在对五次谐波进行分析时，不用考虑消弧线圈的作用。由于在谐振接地系统中，零序电流五次谐波分量与中性点不接地系统中零序电流的特性相同，技术人员可以结合零序电流的幅值与相位，最终对谐振系统的选线问题进行有效解决，从而更好对小电流接地系统单相故障进行检测。

2.3 能量法

技术人员可以利用函数问题对其故障进行有效检测，将接地系统零序电压以及电流组成能量函数。由于非故障线路与消弧线圈的能量函数有着相同特性，并且故障线路将网络能量传入非故障线路，而且非故障线路的能量函数比零要大，所以比零小的参数就是故障线路的能量函数。所以工作人员可以对能量函数的大小和方向进行合理分析，从而更好对接地故障进行检测。

2.4 有功能量法

由于对地电导存在于电网的线路以及消弧线圈中，所以会有有功分量存在于故障电流中。由于有功分量在非故障线路消弧线圈中运动的方向相同，并且其运行至故障点位置时，会原路返回，所以技术人员可以通过有功分量的大小以及方向对故障线路进行判断，从而对小电流接地系统单向故障进行有效检测。

2.5 残留增量法

随着我国科学技术迅速发展，现代的谐振接地系统中，传统的手动调谐消弧线圈已经被自动调谐系消弧线圈取代。自动调谐消弧线圈在发生接地故障时，会处于最佳补偿状态，这对于故障熄弧有着重大的意义。技术人员在利用残留增量法对接地故障进行检测时，是通过自动调谐消弧线圈的补偿度发生变化，或者零序电流在阻尼电阻投切时发生变化，从而对故障线路进行明确。

2.6 注入信号法

当技术人员发现接地相的电压互感器处于闲置状态，并且其二次侧输出为零时，就可以判定系统发生了接地故障。技术人员通过对接地相的电压互感器进行调整，并注入电流信号，当信号从母线移至故障线路，并且从故障点和大地经过后返回，技术人员可以对信号轨迹

进行合理分析，从而对故障线路和故障点进行明确，最终对小电流接地系统单相故障进行有效检测。

3 暂态选线方法

3.1 暂态零序电流比较法

当小电流接地系统单相接地发生故障时，故障相电容放电会出现较明显的暂态过程，并且非故障相电容充电也会出现较明显的暂态过程，此时电压已经趋于峰值。在300至3000HZ的电流频率是零序电流的主频率，其幅值与正常电流相比，是正常电流的许多倍。所以中性点用任何接地方法时，非故障线路暂态零序电流之和都是故障线路零序电流的暂态分量，而本线路对地电容的大小与非故障暂态零序电流的大小是成正比的，并且故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流方向是相反的，所以技术人员可以通过这种性质，对故障线路进行明确。

3.2 首半波法

当技术人员使用首半波法对接地故障进行检测时，必须确保此时故障相电压的最大值左右是单相接地故障发生时的电压参数值，这时由于单相接地短路大部分是在电压位于相电压峰值左右的情况下发生的，或者是遭受雷击。这时故障点会通过故障相线路受到来自故障相电容电荷的放电影响，由于衰减震荡是故障线路电容和电感的特性，并且其电流并不经过消弧线圈，当接地故障发生在相电压经过零的瞬间时，暂态电感电流处于最大值；当暂态电感电流的值为零时，此时故障发生在相电压趋于峰值的瞬间。周期衰减的过渡电流会在故障后的一段时间内存在，故障后第一个半波时，过渡电流会趋于最大值。所以技术人员可以通过零序电流的首半波以及零序电压的首半波进行合理分析，从而对故障线路进行判定。

3.3 基于小波分析的选线方法

故障电流和电压在单相接地时并没有很长的持续时间，其稳态数值逐渐变小。技术人员在对暂态突变信号和微弱信号的变化进行分析时，可选用小波分析法，其能够精确分析相关信号。技术人员可以利用小波变换技术，分解单个信号，使其变成有着不同位置和尺寸的小波总和，通过对暂态零序电流采取小波变换的方法后，可以对故障线路上暂态电流的相位特征进行明确，从而选出故障线路。

4 结束语

随着社会以及人们对于电能的需求不断加大，所以电网的质量以及安全对于社会的发展有着重大的意义。由于小电流接地系统单相接地故障的种类较多，并且在实际情况中显示出来的故障特征也复杂多样，所以技术人员必须采取有效的措施，对各种情况下的故障线路进行明确，从而更好排除故障。

参考文献

[1]魏云冰,李书强,杨位杰等.小电流接地系统单相接地故障检测新方法[J].电测与仪表,2013,(3):60-63.

[2]郑帅帅.基于小波神经网络的小电流接地故障选线方法研究[D].山东理工大学,2014.

[3]董雪.基于Fisher信息理论的小电流接地系统单相故障选线研究[D].江苏大学,2013.