消弧线圈并联电阻的小电流接地故障选线对策探讨

消弧线圈并联电阻的小电流接地故障选线对策探讨

胡照文

国网鹰潭供电公司江西省鹰潭市335001

摘要：目前，我国的大多数配电网当中采用的都是中性点不直接接地系统，中性点不直接接地系统在发生单相接地故障的时候，故障点的电流就会很小，相与相之间的线电压可以继续保持对称，不影响负荷的供电，就可以让接地线路继续运行一到两个小时，能为故障的处理提供宝贵的时间。虽然这套系统有着明显的优点，但是也有着自身的局限性，例如系统发生单相故障时系统的单相接地电容电流较大，容易在接地点产生间歇性电弧以至于可能发展成相间故障，使线路跳闸，进而扩大事故停电范围。而且中性点电压的不稳定，容易引发铁磁谐振而导致电压互感器（PT）烧毁和高压熔丝熔断等故障，给电网的安全、可靠运行带来极大的危害。因此从各种故障选线装置运行情况来看，采用消弧线圈并联电阻的小电流接地选线方法不仅可以保持中性点消弧线圈接地系统的原有优点，还能够快速提供故障信息，准确的找出故障线路，从而保证电网的安全运行。

关键词：消弧线圈；小电流接地；故障选线对策

前言：

采用消弧线圈并联电阻的小电流接地选线方法设计出的选线装置有安装简单、选线准确率高的特点。而在经济快速发展的今天，人们对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，因此解决单相接地故障选线问题，需要利用消弧线圈并联电阻的小电流接地方式来快速查找有故障的线路并且尽量缩短故障运行的时间，能够提高供电的可靠性。

1.中性点不接地系统选线方法

中性点不接地系统出现单相故障的时候，假设发生故障的为A相，通过示例图分析可以得出，没有故障的线路会和故障的线路发生一种零序电流的现象，并且从电流上看，非故障线路和故障线路之间，相差了有180度，具体如图①。

图①

通过分析还可以得出，故障相A相对地电压是0，B相和C相升高为正常相电压的倍，而线电压还可以保持对称。除此之外接地点电容电流等于其余所有线路电容电流之和，而且还超过了90度。总之，中性点不接地系统通常是根据零序电流和目标电流进行比较选线，如果一条线路的相位和其他线路的普遍相位有着明显不同，就是故障线路，而如果所有的相位都一样的话，就可以推断出是母线接地。简言之，该方法在线路长短相差悬殊的情况里，还有着自身的局限性所在。

2.综合选线法

综合选线法指的是利用神经网络和故障的证据理论，将单一的选线方法融合后进行故障选线的方法，一般情况下它主要有这两种方法。

2.1神经网络法

神经网络有着非常强的线性处理能力和较强的适应性以及容错率，它能将神经网络和其他的选线技术相结合，从而构成一种神经网络模式分类器来对故障线路进行选择。在实际的运用效果上，神经网络法确实有着独到的作用，然而该方法在进行样本抽取的时候，往往面临着很大的抽样难题。

2.2证据理论选线法

证据理论选线法主要优势在于处理不确定性方面，该方法可以对多判断多周期的信息进行融合，将这些信息转化为证据的推理问题。同时根据选线应用的环境等各种因素，重新定义识别框架，从而对得到各种证据进行分析整合，再根据分析出的特点制定出选线决策，得出选线结果。

通过神经网络法和证据理论的信息融合技术，能够充分利用信息之间的互补性，大大提升选线的效率。不过在信号处理层次上，综合选线法并没有深入分析信号的本质特征，因此在实际应用效果也有待检验。

3.并联中电阻选线的方法

目前，消弧线圈接地系统中使用做多的接线方法就是并联中电阻选线法，实际应用中，在消弧线圈旁边用开关连接一个并联线组。如若发生单相故障，消弧线圈就能够对电容电流进行快速反应，从而将残流控制在一个安全的范围内。之后电路就会变得通畅，故障也就随即消除。不过若是永久性的故障，必须要接入并联中电阻，再根据零序电流的变化情况进行选线，如图②。

图②

通过对图②可以看出，中性点经消弧线圈接地法和消弧线圈中接入中值电阻的方法都有着明显的优点。既能够保持电阻接地选线准确率高的优势，又能够降低接地点的剩余电流，总之具有很强的实用性。

4.暂态选线法

4.1首半波法

所谓首半波的原理就是对在接地故障发生在相电压接近最大瞬间值所进行的一种假设，这个时候故障相电容电荷会通过故障线路向故障点进行放电，因此故障线路上的电容电流与非故障线路上的电容电流形成回路。零序电流和零序电压的首半波之间存在着固定的相位关系，然而在故障上两者的极性是完全相反的，正常线路极性则相同，由此就可以推断出故障线路。

4.2行波法

一般来说，小电流接地故障产生的初始电流行波传输到母线时会产生折射和反射的现象，而行波信号则属于一种高频暂态信号，并不会受到来自消弧线圈的影响。于是就可以进行故障线路电流行波的零模分量和健全线路电流行波的零模作对比，从而选择出故障线路。

4.3PRONY算法

PRONY算法对于接地故障电流的分析有着很高的准确性，它是一种用指数项合拟合模型的频谱分析方法，当小电流接地系统发生故障的时候，故障电流暂态分量的频率、增值以及相位等参数和故障产生特征有着非常明显的相关性。因此利用PRONY算法分析高频分量的频率和直流分量的阻尼实现故障的定位方法是非常有效的。

4.4新型暂态法

在故障前稳态到故障后稳态之间会有着一个过渡的过程，利用过渡过程信号实现选线结果的方法称为暂态法。暂态零序电流幅值大，并且抗干扰的能力强，同时频率高还不受消弧线圈的影响，实现选线有着独特的优点。对于稳定性接地故障，暂态过程持续时间较短，一般都在两分钟以内，因此需要装置较快的响应速度。至于间歇性弧光接地故障，暂态过程可以使该方法可利用的信息大大增加。

结语：

在消弧线圈并联电阻的小电流接地故障的选线上，最关键的就是要准确找出故障线路，从而提高供电的稳定性。一般来说可以通过建立仿真模型，并且按照相应的参数进行设置，在不同的电阻情境下，可以通过故障线路和正常线路并联电阻前后系统的零序电压变化分析出结果。具体实践上，可以利用综合选线法和新型暂态选线法进行，从而保证线路的正常运行。

参考文献：

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[2]梁改革，赵跃宇.消弧线圈并联选线电阻接地方式的研究[J].电力工程技术，2016，35（6）：82-84.

[3]孟毅，严涛，周志强，等.中性点消弧线圈并联可控投切低电阻接地装置单相接地故障试验研究[J].湖北电力，2017，41（11）：20-23.