摘要：在电力系统不断发展的形势下，配电网中的电缆线路也在逐步增多，致使电网中的电容电流压力增加，在中性点不接地的情况下，电容电量的不断增加会对电网系统中的绝缘能力和设备安全造成一定影响。中性消弧线圈可以通过接地保护来维护电力系统的正常运行。文中就阐述了消弧线圈接地系统的单相接地选线方式进行阐述，并且对选线的原理进行研究。
关键词：消弧线圈接地系统；单相接地；接地选线
我国早在1997年就针对电网系统运行安全进行规范，规定中指出在电网系统的电容电量达到10A时，就需要将电压保持不变的中性点消弧线圈接地运行2小时，以此确保电力系统的供电安全和保护设备的绝缘性能。同时对于通信系统的干扰情况也具有一定的缓解作用。但是消弧线圈接地系统中的单相接地选线工作一直是保护电力系统安全的重点问题，接地选线对于电力系统的安全运行具有决定性作用。
一、消弧线圈接地系统的单相接地选线方法
中性点消弧线圈接地系统因其在对电力系统的稳定运行具有很大提升作用，为此，在我国的电网建设中得以普遍应用。但是，由于消弧线圈接地系统中的单相接地线很难选择，这也成为应用该项技术的难点所在，并且已经困扰电力工作者多年，从而导致消弧线圈失去良好的发展前景，下面就对单相接地选线的两种类型进行分析：
1、改变故障线路的零序电流
这种方式主要是以改变消弧线圈回路的相关参数来确定接地故障的基本特征，具体方式是在单相接地故障发生时，将消弧线圈旁接入电阻，并以此改变故障线路的零序电流。依据对各个线路零序电流的检查结果，分析出最佳的选线。这种选线方式的准确性较高，同时也存在一定的不足，主要表现在以下几个方面：
成本投入方面，使用该方式进行单相接地线路选择时，需要在原有的设备基础上再添加电阻和相应的控制设备，为电力系统的运行增加了成本投入，同时，新添加的电阻控制设备将是电力系统的薄弱之处；在消弧线圈接入电阻时，电流会呈现大幅增长的趋势，这在很大程度上制约了系统的运行安全；消弧线圈所接入的电阻一般在确定系统稳定之后才会进行选线操作，选线时长大约在5秒左右，对于那些小于5秒的则不会产生反应。
2、依据单相接地自身的故障特征选线
这种选线方式较于改变故障线路的零序电流方式，在应该原理和实行手段上都有一定的缺陷，致使最终的选线结果正确率也较低。而这类方式之所以会存在是因其方法中的单相接地瞬间暂态特征的选线方式，下文就会针对这种方式进行阐述。
二、瞬间暂态特征的接地选线
图1 消弧线圈接地系统接地选线
当消弧线圈接地系统处于未接地状态时，系统的三相电压是持平的关系，不持平所产生的零序电压也相对较小，同时消弧线圈的零序接地电流也相对较小。当消弧线圈接地系统处于接地状态，且在其接地的瞬间，故障线路的零序电流会向母线流转，这就表示在单相接地的瞬间故障线路零序电流和费故障线路的零序电流呈相反的流向，瞬间接地的故障线路零序电流是此时的最大值，一般可以达到非故障线路零序电流的总和，其原理如图1所示。
当消弧线圈电流增长的情况下，故障线路的零序接地电流会随之减小，呈现出反比现象。在消弧线圈的电流状态为欠补偿时，故障线路零序接地电流减小至补偿后的稳定值，这时的故障线路零序电流流向是由线路向母线；当消弧线圈的电流状态为临界状态时，故障线路的零序接地电流会减小至零；当消弧线圈的电流状态超过临界状态时，故障线路的零序接地电流同样会减少至补偿后的稳定值，不同的是故障线路零序接地电流由原来的线路向母线流动到流向线路。
通过以上分析可以发现，消弧线圈接地系统单相接地瞬间的特征表现在电流流向和零序电流的变化幅度上。故障线路零序电流与费故障线路零序电流的流向呈现相反的态势，而故障线路的零序电流而增长只非故障线路零序电流的总和。因此，只要能够有使用有效的手段获得消弧线圈接地系统单相接地瞬间的相关故障特征就可以准确的判断出故障线路。单相接地选线的重点就是要找出获取消弧线圈接地系统单行接地瞬间故障特征的方式，主要包括故障线路零序电流的流向和故障线路零序电流的增长幅度。
要想达到获取消弧线圈接地瞬间故障特征的目的，需要从两个方面入手：首先需要解决单相接地瞬间的捕捉用时问题，即提升单相接地故障的灵敏程度，而利用零序电压幅度变化来启动单相接地系统的方式无法达到捕捉单相接地瞬间的要求，尤其是在单相接地的电压为零时，其灵敏度会有所降低。为此，相关资料中曾经提出利用自动适应正弦滤波器来代替原有的方式，这种方式可将单相接地故障的启动时间降至1ms。
其次需要解决单相接地发生瞬间的故障线路零序电流幅度和流向问题，通过对消弧线圈补偿特征的分析，发现使用快速傅立叶变换算法实现获取电流方向和增长幅度并不精确。虽然使用小波变换算法得出接地瞬间的线路电流相关数据可以推算出线路零序电流的流向和电流增长幅度。但是，当线路仅有两条时，这种方式无法得出电流的方向。为此，有学者提出通过瞬变信号正弦逼近方法求取线路零序电流的瞬时初相位和瞬时幅值的方法，并且已经通过验证可以确定两条线路的零序电流流向。
三、消弧线圈补偿特征的接地选线
在消弧线圈补偿阶段，故障线路零序电流一定有个幅值减小的过程，在消弧线圈调节得当的情况下，补偿后的稳态故障线路零序电流幅值应远小于接地发生瞬间时刻的故障线路零序电流幅值；对于消弧线圈补偿电流大于非故障线路零序电流之和的情况，故障线路零序电流一定会从流向母线转为流向线路。以上就是消弧线圈补偿阶段从故障线路观察到的补偿特征，显然，非故障线路上没有补偿特征出现。若能从线路上检测到消弧线圈的补偿特征，则这条线路就是接地故障线路。
结语
本文就消弧线圈接地系统的接地选线问题进行探究，用瞬变信号正弦逼近方法求取线路零序电流的瞬时幅值和瞬时初相位，实现了基于单相接地瞬间暂态特征的接地选线原理和基于消弧线圈补偿特征的接地选线原理，其选线适应性强和选线准确率高，是一种在原理上和实现方法上都理想的消弧线圈接地系统接选线方法。
参考文献：
[1] 张兆斌.浅析消弧线圈接地系统小电流接地选线问题[J].工程技术：全文版，2016（12）.
[2] 姜健，鲍光海，JiangJian，等.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J].电气技术，2015，16（12）.
论文作者:贾晓辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/23
标签：电流论文; 弧线论文; 线路论文; 故障论文; 单相论文; 系统论文; 流向论文; 《电力设备》2017年第19期论文;