摘要：小电流接地系统发生单相接地故障的几率最高，可占总故障的80％，且常规方法难以确定发生单相接地线路，易对电网系统造成严重的损失。文章提出小电流接地系统单相接地故障解决方法，该方法的应用能够帮助及时的处理接地故障，对电力系统的安全、经济运行有着积极的意义。
关键词：单相接地 消弧 故障选线
引言
铁煤集团供电部所辖12座高压变电所，其中9座变电所为矿井变电所，其系统接地方式为中性点通过消弧线圈接地；另外三座变电所民用负荷变电所，系统接地方式为中性点不接地。因此，在这种小电流接地系统中，如何快速、准确的确定发生单相接地的支路，处理、解除故障，对安全供电尤为重要。
1.小电流接地系统存在的问题：
小电流接地系统当发生单相接地故障时，由于线电压的大小和相位不变，故障相接地电流很小，而且系统的绝缘又是按线电压设计的，因此允许短时间运行而不需要立即切除故障，根据电力系统安全规程规定可以继续运行1-2小时。所以，采用小电流接地方式输配电系统的供电可靠性要远高于中性点直接接地的输配电系统。但系统发生单相接地故障时，非故障相对地电压升高1.732倍，这对系统中的绝缘薄弱点可能造成威胁，必须尽快找出故障线路并排除故障以免事故扩大和设备损坏。
但是，从多年的运行经验情况看，由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，小电流接地系统单相接地故障检测比较困难，难以确定发生单相接地故障的支路，严重影响了供电安全性、可靠性。
因此，研究小电流接地系统单相接地故障的选线，实现单相接地故障快速准确地选线，不仅对供电可靠性，而且对整个电力系统的安全稳定和经济运行都具有十分重要的意义。
2.现在较为常用的解决方法
长期以来，小电流接地系统单相接地故障选线问题是电力系统领域中备受关注的研究方向之一，现在较为常用的解决方法可分为下面几种：零序电流比幅法；零序电流相对相位法；群体比幅比相法；零序电流有功分量法；五次谐波法。
由于小电流接地系统单相接地故障的零序电容电流信号小，并且会受到故障点的状态、位置等等多种因素的影响，同时由于电力系统运行状态非常复杂，存在着大量的谐波干扰，特别是当系统发生单相电阻性接地故障时，上述单相接地故障选线方法的准确性都不高，从而带来很大安全隐患。
3.单相接地故障解决方法介绍
3.1工作原理
针对小电流接地系统存在的问题，发生单相接地故障时，故障电流微弱、电弧不稳定等原因，于是本文提出了一种全新而有效的小电流接地系统单相接地选线方法。这种方法可以有效克服现在选线方法的缺点，并且不受小电流系统单相接地短路时信号比较弱的限制，是一种理想的选线方法。该方法能实现快速准确地选线，完美地解决了小电流接地系统运行时带来的问题，使供电的可靠性、安全性得到大大的提高。
对于中性点不接地系统，当其发生单相接地时，由于接地电流较小，使得接地线路的判定比较困难，如果在发生单相接地状况下使接地变压器中性点接地，就有可能在接地线路接地相中产生比较大的电流以利于我们进行故障选线，但又考虑到不能让这一电流太大以至于超出了保护设定的限值，所以这一电流最好是可控的，基于这一想法，我们提出了一种全新的解决接地选线问题的方法，即对于小电流接地系统，将接地变压器的中性点经一个可控硅接地，系统正常运行时，可控硅断开，当发生单相接地后，我们通过控制可控硅的触发角度使其短时间内导通，产生一个脉冲电流信号，该脉冲可控的零序电流信号流过故障支路，故障支路的零序CT采集并经脉选信号采集单元转化成数字信号再发送给主控制器，最后由主控制器准确的选线。由于脉冲可控电流信号强度比接地电容电流信号强，经过数字化处理后抗干扰能力又大大增强，所以该方法打破了传统的小电流选线原理，使选线正确率大大提高。考虑到如果信号太弱有可能被干扰所淹没，我们使可控硅的触发角从零开始逐渐增大，直到在出线端能够检测到该信号为止。（工作原理见图1）
图1：工作原理图
3.2工作流程：
3.3方法优点
通过对这种小电流接地系统单相接地故障解决方法的介绍，可发现该方法有如下优点：
3.3.1由于接地电阻Rf远小于线路的对地电容C，所以流过接地点的短路脉冲电流比流过线路对地电容的短路脉冲电流要大的多，这种差异比单相接地故障后每条出线间零序电流幅值上的差异要明显。
3.3.2由于可控硅的触发时间t由程序控制，所以对信号的检测具有预见性，不会像一些暂态法那样因信号扑捉不及时导致选线错误。
3.3.3由于可控硅的触发角δ可控，从而决定了所产生的脉冲电流信号幅值的可控，所以即使在接地电阻较大的情况下，仍能保持被检测信号的强度。
3.3.4由于可控硅的触发时间t可控，所以我们能够生成特征更加明显的信号以易于检测，不会因背景的干扰而影响选线的准确性。
4.结束语
通过本文阐述的方法，可以准确、快速的查找故障线路，减少不必要的停电选线过程，减小了因停电造成的经济损失；减少调度及变电所值班人员倒闸操作过程的同时，提高了变电所安全供电的可靠性，尤其对矿井变电所的长期安全稳定运行，起到重要作用。
作者简介：
李滨（1975.03.04）性别：男，职称：工程师，毕业于辽宁工程技术大学-矿山机电专业，现任铁法能源公司供电部生产办公室科员，研究方向：继电保护及设备管理工作。
论文作者:李滨1,贾宝田2,李楠2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
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