摘要：10千伏系统为小电流接地系统，线路单相接地是最常见的故障，其存在的危害和风险较大，但目前电网运行实际中故障线路选判准确性不高，文章通过分析故障情况下故障线路电流的特点，提出利用零序过流保护进行较准确的选判方案。
关键词：零序保护；配电网；单相接地；故障选线
Abstract：10kV power systems is smal1 current grounded systems，and the single-Phase to earth faults are the most probable faults in distribution systems，it contains dangerous and risky.At present，the fault line selection of power grid operation accuracy is low.This thesis analyzes the characteristic of the fault line when failure occurs，proposes a programe that using zero sequence overcurrent protection for more accurate judgement.
Keywords：distribution systems；phase –to-earth fault；faulty line selection
1引言
10千伏系统中线路单相接地故障是配网中发生概率最高的故障。当系统发生单相接地故障时，线电压的大小和相位不变（仍对称），故障电流相对与短路故障小，理论上对用户供电不造成影响，规程规定可继续运行1～2小时。随着10千伏出线不断增多，单相故障电流（电容电流）也随着增大，10千伏系统常常采用消弧线圈来补偿接地电容电流，减少故障点电流。但非故障相对地电压升高为相电压的 倍，尤其是在发生间歇性电弧接地时，接地相对地电压可能升高到相电压的2.5～3.0倍。这种过电压对系统的安全威胁很大，可能使非故障相绝缘薄弱点击穿而发展成两相或三相接地短路的恶性故障；同时，若处置不及时，存在导致社会人员伤亡事件风险；此外，试拉接地事先通知大量用户要停电，最终因故障的提前解决而没有对其进行停电，则可能影响用户的正常用电计划，造成损失，影响供电服务质量。因此，迅速、准确地确定故障线路，并及时排除故障有着现实意义。
2目前单相接地时运行处置情况
变电所中常常配置有单相接地选线装置，其最常用的原理是利用故障线路零序电流的大小比较来判断故障电流，此原理的可行性在以往运行中得到了证明。随着电缆线路的增加，尤其是消弧线圈在配网系统中的广泛应用，故障零序电流被补偿，基于零序电流大小比较的接地选线原则基本失效。重新依靠人工试拉方式进行选线，即增加了选线拉停的线路，延长了处理时间，又增加了安全风险，同时，也给大范围的用户供电造成影响。
电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中明确规定：“在10千伏电缆线路构成的系统中，当单相接地故障电流大于30A时，中性点应装设消弧线圈”。实践证明消弧线圈在线路发生单相接地故障时，补偿了故障点的电容电流，大大减少了流过故障点的电流，有效的提高了故障点的灭弧效果，减少了电缆因单相接地故障引起的损坏程度扩大情况。
在经消弧线圈接地的系统中发生单相接地短路时，消弧线圈未投入时（图1中消弧线圈上的闸刀断开），电容电流的分布规律如图1。
图1、消弧线圈对接地电流补偿原理示意图
图1中故障点为A相金属性接地故障，接地相电压为零，对地电容被短接，其它两个健全相（非故障相）B相和C相对地电压升高到 倍，对地电容电流i2b和i2c也相应升高 倍，两相电压、电容电流之间的相位差为60度；在非故障线路上，零序电流等于正常运行时单相对地电容电流，方向指向线路；在故障线路上，零序电流等于所有非故障线路零序电流之和，大于任一条非故障线路的零序电流，方向指向母线。
消弧线圈投入补偿后，接地电容电流经消弧线圈补偿后，故障点残余电流数值减小，也即故障线路的零序电流将大幅下降，非故障线路的零序电流仍等于本线路的接地电容电流，由于各线路长度及结构不同，各线路的电容电流不一致，较长线路的电容电流将超过故障线路的零序电流。所以，在发生单相接地故障时，在消弧线圈补偿作用下，利用零序电流的大小进行故障选线将无法正确选判。
3.零序保护进行单相接地选线原理
目前常见的消弧线圈补偿装置有调匝式消弧线圈补偿、二次侧调容式消弧线圈补偿、直流偏磁式消弧线圈补偿装、高短路阻抗变压器式可控消弧线圈等类型。上述装置均为在判断系统接地时自动跟踪补偿电容电流。由于消弧线圈补偿装置的测量回路、调档还是晶闸管的导通都需要一定的反应及动作时间，在故障发生的瞬间，并不能实现无时差补偿，所以，在发生单相接地故障的瞬间，故障线路的电容电流未被消弧线圈补偿，残流较大。
零序电流保护将实时监测到该故障电流，通过调整零序保护的动作时限，先于消弧线圈补偿功能动作，在此发生单相接地的暂态过程中实现保护选线发信。
整定值考虑：根据对接地变补偿电流补偿规定及电力设计手册中电容电流估算原则，考虑适当的灵敏度，单相接地故障零序电流建议选18-20A（一次侧值），保护动作时限取0秒，部分无法实现0秒的保护可设为最短时限（一般为0.1秒）。
选判原则：母线发生单相接地，发“母线接地信号”，同时出现“线路保护动作信号”的线路判断为接地线路。通过两个信息的综合，即避免了线路负荷不平衡导致线路频繁误发信，干扰正常监控，也可以确保零序保护能准确动作发信。此方式的可行性已在某变电站的单相接地中得以证实。
4.结论
在现有的硬件设备基础上，无需额外增加设备，通过调整整定值，投入10（35）千伏线路零序过流保护无延时发信功能，可以准确地选判出单相接地故障线路，确保电网运行安全及用户用电安全。部分早期的保护装置中未设有零序保护或无法单独无延时发信，因此，在10千伏线路保护配置中加入该功能，实现接地选线功能。
参考文献：
[1] 《电力工程电气设计手册（电气一次部分）》中国电力出版社
[2] DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》北京院中国电力出版社1997.
[3] 要焕年等 《电力系统谐振接地》 中国电力出版社 2000.7
[4] 刘万顺 《电力系统故障分析》教材 中国电力出版社
[5] 郭为金、袁蔡源.《发电机消弧线圈的补偿方式》[J].华东电力 2003年10月
论文作者:郑兆典
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/30
标签：电流论文; 故障论文; 单相论文; 线路论文; 弧线论文; 电容论文; 发生论文; 《电力设备》2017年第23期论文;