小电流接地选线系统在变电站的应用分析

李响

（中国石油辽阳石化分公司油化厂111003）

摘要：变电站小电流接地选线装置的应用，能够有效提高系统接地装置判断接地事故的准确性，大大降低系统接地对变电站运行带来的危害。但是，随着供用电系统的发展，小电流接地系统的准确率在不断降低，因此，必须将小电流接地选线系统的应用按照合理、科学原则进行规划，还要阶段性的做出改善。对此，本文首先介绍了小电流接地系统故障信号的特点，然后对选线装置选线不准确的原因进行了分析，并对小电流接地选线系统原理小电流接地选线系统在变电站的应用进行了详细探究。

关键词：小电流；变电站；应用

1小电流接地系统故障信号的特点

1.1故障稳态信号特点分析

流过故障点的电流数值属于正常运转下电网三相对地电容电流的综合。母线处非故障相线路零序电流属于线路自身对地电容电流总和，幅值通常超过非故障线路，方向从线路流于母线。对谐振接地系统的单相接地故障而言，系统容性电流在分布以及不接地电网单相接地故障的分布均为相同。为了预防线路产生串联谐振的状况，可以在电力系统中使用过补偿，在补偿以后的剩余电流为感性，在这种情况下，母线中故障线路的零序电流则自身对地电容电流与接地点残余电流的总和，方位则是通过母线流于线路，与非故障线路中零序电流方位相同，所以很难根据电流的方位分辨故障线路。

1.2故障暂态信号特点研究

当小电流接地系统产生单相接地故障后，就会出现比较严重的振荡问题，暂态信号的幅值比较大，因此，找出故障特点分量，可以作为暂态分析目标。当相电压最大时，就会出现电网绝缘击穿接地的状况，可以把暂态电容电流作为两个电容电流的综合。当故障相电压突然下降时，就会形成放电电容电流，电流从母线流于故障点，放电衰减急速，振荡频率比较高，这就需要综合考虑线路的参数、故障点的位置乃至过渡电阻率进行分析和判断。当非故障相电压上升时，就会产生充电电容电流，这一电流会透过电源构成回路。由于总体回路电感比较大，因此，充电电流会缓慢减小，并且振荡比较小。

2选线装置选线不准确的原因

①传统意义上的ZDX型小电流接地选线系统，其采用的选线原理单一，自身的准确性表现较差，难以在选线工作上得到良好的效果。②有些变电站，自身经过了多次的扩容改造处理，新增线路的零序电流互感器与原有的其他线路的零序电流互感器型号和变比不一致，采集的接地线路零序电流，可能会比没有接地的线路更小一些，这就会直接造成线路错选的情况。③有些变电站在扩容时，在站内母线增加了消弧线圈，导致容性接地电流被感性电流补偿，导致采用零序电流比幅比相原理的小电流接地装置无法有效判别。④回路改造后并联的电缆没有穿过零序电流互感器，使得测得的零序电流过小，导致装置判别错误。⑤少数回路中零序电流互感器的极性，在施工过程中被接错。

3小电流接地选线系统原理

3.1零序功率方向原理

这一选线原理指的是，当系统发生单相接地故障时，故障与非故障线路零序电流反相，对此，可以根据零序功率继电器对故障与非故障电流进行判断。

3.2谐波电流方向原理

如果中性点不接地系统发生单相接地故障，则在各个线路中，就会产生零序谐波电流。在这种情况下，谐波次数不断增加，同时感抗也在不断增加，而容抗则不断减小，对此，可以找出m次谐波，由于故障线路与非故障线路m次谐波电流的方向相反，因此，可以据此进行选线。

3.3外加高频信号电流原理

如果中性点不接地系统发生单相接地，则二次绕组可以根据电压互感器向母线接地相中不断注入外加高频信号电流，这一信号电流可以沿着沿故障线路接地相的接地点入地，与此同时，部分信号电流还可以经过其他非故障线路对地电容入地。将信号电流探测器靠近线路导体，可以接收到该线路故障中的电流，从而据此判断线路是否发生故障问题。由于高频信号电流的频率与工频及各次谐波频率有一定的区别，因此，各次谐波电流以及工频电流对于信号探测器不会产生感应信号。如果发生单相接地故障问题，则可以采用信号电流探测器寻踪注入系统接地相的信号电流，同时还能够准确找出接地线路和接地点。

3.4首半波原理

在系统实际运行过程中，如果电压已经接近于最大值，并且发生接地故障，则在这种情况下，故障相电容电荷可以通过故障线路向故障点放电，在故障线路分布电感和分布电容的作用下，电流可以产生衰减振荡特性，由于这一电流不需要经过消弧线圈，因此不会受到消弧线圈的影响。

4小电流接地选线系统在变电站中的应用

4.1小电流接地选线系统在中性点直接地系统中的应用

某县有9个110kV变电站，变电站10kV出线都采用的电缆出线，全部装有小电流接地选线装置，由于在接地时都能产生零序电流，且具有零序通道。对于地处偏远的农村变电站，一般经电缆出线再经架空线路送出，沿途地貌变化复杂，多有竹林、树木，设计线径小，极易发生单相接地。经多年的实践证明，在雷雨、大风天气时，发生单相接地的机率特别大，小电流接地选线装置能及时判别，值班人员根据小电流接地选线装置的判别能及时、准确的处理故障。

4.2小电流接地选线系统在中性点不接地系统中的应用

①对于110kV以下的不接地系统，特别是采用电缆出线而且有出线距离比较长的，当某相邻出线产生接地故障的时候，非故障长线路也会产生大的零序电流，而由于零序保护的无方向性，可能会导致零序保护误动作，所以在继电保护里增加接地选线功能，除了判断零序电流的大小之外还比较电流方向，从而防止误动作；②许多35kV变电站10kV出线一般采用的是架空出线，个别的出有电缆出线，但电缆出线短，发生单相接地时，也有零序电流产生，形成零序通道的可能性很小，设计采用小电流接地选线装置基本起不到应用的作用。

5总结

（1）对于110kV以下的不接地系统，特别是采用电缆出线而且有出线距离比较长的，小电流接地选线装置能起到非常好的作用；对于架空出线或电缆短出线，发挥不了作用或只有发挥有限的作用。

（2）对于经小电阻接地的系统，小电流接地选线装置能起到良好的作用。

（3）小电流接地选线装置是否能发挥作用应在变电站的选型、设计等综合考虑，否则，浪费了人力、物力、财力，装置上了也成了摆设。

参考文献：

[1]齐郑，白芮瑄，杨以涵.数字化变电站中小电流接地选线装置的设计[J].电力系统自动化，2010，34（13）：88~90.

[2]刘建斌，王鹏.同忻矿10kV变电所小电流接地选线装置的改造[J].煤炭工程，2011，1（12）：50~52.

[3]陈静萍，杨玉洁.小电流接地选线装置在220kV变电站的改造应用[J].盐业与化工，2016，45（7）：48~50.

作者介绍：

李响（1989.12.27）性别：男籍贯：辽宁辽阳民族：汉学历大学本科职称：助理工程师专业方向：电气工程及其自动化单位：中国石油辽阳石化分公司油化厂