楊 銳

(云南電網(wǎng)鶴慶供電有限公司，云南 鶴慶 671500)

1 前言

目前我國10kV線路中性點(diǎn)的運(yùn)行方式主要采用不接地方式，這種方式下就帶來了接地保護(hù)方面的一些問題，特別是接地選線的準(zhǔn)確性和實(shí)用性問題。農(nóng)村配網(wǎng)故障停電中60%以上都是接地故障，隨著10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷發(fā)展壯大，對(duì)供電可靠性的要求越來越高，落后的接地保護(hù)方式和低準(zhǔn)確率的選線設(shè)備已無法滿足電網(wǎng)安全、可靠和實(shí)用性的要求。

中性點(diǎn)不接地的配電網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，系統(tǒng)線電壓的對(duì)稱性未遭到破壞，只是非故障相對(duì)地電壓上升1.7倍以上，規(guī)程規(guī)定可以運(yùn)行1～2h，但在縣級(jí)電網(wǎng)中，10kV線路大面積是對(duì)農(nóng)村和山區(qū)進(jìn)行供電，由于供電地形復(fù)雜，線路的架設(shè)水平和絕緣水平都較低，線路設(shè)備的絕緣情況是經(jīng)不起運(yùn)行1～2h的，就會(huì)發(fā)生非故障相絕緣薄弱處擊穿和放電等，使故障繼續(xù)惡化，如果發(fā)生間歇性弧光接地，將產(chǎn)生2.5～3.0倍的對(duì)地電壓，若引起諧振電壓會(huì)更高。更為嚴(yán)重的是接地點(diǎn)還會(huì)引發(fā)火災(zāi)和跨步電壓觸電等，因此，迅速準(zhǔn)確的切除故障線路顯得尤為重要。

2 接地保護(hù)要求

接地保護(hù)的要求就是:要快速準(zhǔn)確的切除故障線路。目前10kV線路的接地保護(hù)主要有告警和跳閘兩種。接地告警主要適用于有人值班變電站，當(dāng)線路母線TV或線路TV的開口三角形繞組監(jiān)測(cè)到零序電壓時(shí)立即發(fā)出告警，值班員通過對(duì)該段母線的各相對(duì)地電壓和所屬線路的零序電流值進(jìn)行判斷，然后進(jìn)行拉路選線。這種方式雖然最終能選擇出故障線路，但對(duì)非故障線路也造成停電影響，且與值班員的綜合判斷能力相關(guān)，準(zhǔn)確性和可靠性低。

另一種方式就是通過線路保護(hù)裝置和接地選線裝置直接作用于故障線路跳閘，這是理論上較為理想的方式，也是無人值守變電站和集控站較為喜歡的方式。但在實(shí)際使用中，由于同一母線上的10kV線路狀況和電氣參數(shù)相差較大，特別是農(nóng)村電網(wǎng)，短距離的鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電和長距離的山區(qū)供電隨時(shí)在同一母線上，經(jīng)常發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)，這就很難滿足繼電保護(hù)選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性的要求。

3 接地選線原理

3.1 接地故障特點(diǎn).

1)故障線路零序電流的大小為所有非故障線路的零序電流(對(duì)地容性電流)之和。

2)故障線路的零序功率方向是由線路指向母線，而非故障線路的零序功率方向是由母線指向線路。

3)故障線路的零序電流幅值較大，且滯后零序電壓約90°。

4)故障線路的零序阻抗網(wǎng)絡(luò)與非故障線路發(fā)生了改變，具有獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.2 接地選線設(shè)計(jì)原理

1)比幅比相原理:按照故障線路的電流幅值和相位關(guān)系與非故障線路進(jìn)行對(duì)比，選出故障線路。

2)信號(hào)注入法原理:按故障線路的特有阻抗網(wǎng)絡(luò)，在所有線路注入?yún)^(qū)別于工頻和諧波頻率的高頻信號(hào)，按其衰減特性進(jìn)行對(duì)比選線。

3)諧波電流方向原理:根據(jù)故障時(shí)的諧波電流方向特點(diǎn)，找到故障線路諧波電流方向與非故障線路諧波電流方向相反的m次諧波，m+n次諧波也滿足方向特性，通過對(duì)比進(jìn)行選線。

4 接地選線方案實(shí)用性分析

早期的變電站接地選線，基本采用單一判據(jù)的比幅原理，也就是線路保護(hù)裝置檢測(cè)出零序電流值，在母線接地告警后通過人工對(duì)比選線，這種選線準(zhǔn)確率較低，且受線路長短和對(duì)地分布電容大小的影響較大，多用于電磁式保護(hù)的變電站，已基本淘汰?，F(xiàn)在的綜合自動(dòng)化變電站，基本都配置了接地選線功能，大多是基于比相比幅原理選線，部分變電站增加了獨(dú)立的小電流接地選線裝置，因各廠家采用的選線方式不同，也產(chǎn)生了不同的選線效果。下面對(duì)各種選線的實(shí)用性進(jìn)行分析。

1)南瑞CAS2000型采用的10kV線路接地選線為比相比幅式，利用零序TA的監(jiān)測(cè)值再加零序功率方向進(jìn)行判別，然后進(jìn)行人工試跳選線，雖然其選線功能對(duì)人工試跳有一定的參考作用，但其選線準(zhǔn)確率還是較低，易受TA精度、線路長短等因素影響，且人工試跳增加了其他線路的停電時(shí)間，影響了供電可靠率，對(duì)無人值班變電站實(shí)際使用效果較差。

2)CAS2000E型在選線原理上沒什么改變，只是動(dòng)作方式上增加了選線試跳功能，并將接地選線試跳列入了重合閘不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)的判別條件，其設(shè)計(jì)理念是想在選線試跳不正確時(shí)啟動(dòng)重合閘，減少非故障線路的停電時(shí)間(標(biāo)稱2S)，理論上比較適合無人變電站，但實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn):選出的接地線路最終跳閘是由過電流保護(hù)啟動(dòng)的，這是因?yàn)楫?dāng)?shù)谝淮卧囂木€路不正確時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)重合閘操作，這種操作在接地故障尚未消除時(shí)實(shí)際是在瞬間改變線路的對(duì)地分布電容，容易使故障點(diǎn)產(chǎn)生弧光接地和在非故障相上產(chǎn)生操作過電壓、諧振過電壓等，從而使單相接地故障演變成了兩相接地短路，最終由過電流保護(hù)啟動(dòng)切除故障。

3)CAS2000E型為了便于架空線路零序TA的安裝，在線路保護(hù)裝置內(nèi)部增加了二次零序TA裝置，利用二次電流進(jìn)行穿管檢測(cè)零序電流，這種方式雖安裝方便，但又在一定程度上增加了檢測(cè)誤差，最終導(dǎo)致了選線誤差，所以在線路重合閘投入時(shí)，一般建議不投選線試跳功能，避免因選線誤差引起的多次跳閘和重合，如果真想投必須將選線試跳出口改接到遙控分合閘出口上，這樣才能閉鎖重合閘。

4)CAS2000V型接地動(dòng)作邏輯和設(shè)計(jì)思想方面與CAS2000E型完全一致，存在的問題也基本一致。

5)積成CAL200系列，線路的接地選線原理也是比相比幅式，和南瑞的相比少了接地選線試跳功能，其動(dòng)作邏輯如下圖所示:

圖1 CAL200系列零序過流保護(hù)動(dòng)作邏輯圖

圖2 接地選線動(dòng)作邏輯圖

其零序過流保護(hù)雖有跳閘開出，但其選線為單一判據(jù)的跳閘，且其前提條件必須是“故障線路自身的對(duì)地分布電容必須小于等于母線上所有線路的對(duì)地分布電容之和”，而線路對(duì)地分布電容與線路長短、電纜使用情況、運(yùn)行方式、線路無功補(bǔ)償情況等都有很大關(guān)系，所以在同一母線上有以上情況相差較大時(shí)其準(zhǔn)確率較低，最好只發(fā)信不跳閘，通過人工綜合判斷其功率方向后進(jìn)行試跳。

6)南瑞的ISA－300型，其技術(shù)相對(duì)成熟一些，在接地選線方面，控制較為靈活，考慮到了不接地系統(tǒng)和小電阻接地系統(tǒng)的不同設(shè)置，增加了選線試跳閉鎖重合閘功能，再配置上奧祥XDL196型小電流接地選線裝置，選線成功率提高了。

圖3 ISA－300型零序過電流保護(hù)動(dòng)作邏輯圖

從其選線試跳動(dòng)作過程看，其判據(jù)就是零序電壓值達(dá)到動(dòng)作值，試跳本線路，若零序電壓恢復(fù)，則故障在本線路;若零序電壓任然動(dòng)作，則本線路未接地，這與其他的試跳功能沒什么區(qū)別，但配上XDL196型小電流接地選線裝置后，就可進(jìn)行綜合對(duì)比選線，然后根據(jù)選線裝置選出的線路進(jìn)行試跳，在多重判據(jù)下，提高了選線準(zhǔn)確率，實(shí)用性較強(qiáng)，唯一不足的是奧祥XDL196對(duì)選出的結(jié)果只進(jìn)行上報(bào)無硬接點(diǎn)開出，無法直接作用于跳閘，配置于無人值班變電站時(shí)增加了集控站的工作量和判別時(shí)間。

5 結(jié)束語

隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的接地保護(hù)產(chǎn)品，如整合了比幅比相原理和諧波電流方向原理的接地選線裝置、分支線路故障指示儀、智能型真空斷路器和基于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的“來電并網(wǎng)”式智能配電網(wǎng)等等，在不斷的完善著農(nóng)村配電網(wǎng)系統(tǒng)。

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