摘要：在35KV配电网系统里，为了降低故障时的单相接地电流，中性点通常采用谐振接地的方式。谐振接地时，由于在过补偿状态下，所有线路（故障与非故障线路）零序电流方向一样，因此继电保护中的故障选线、装置无法通过零序电流流向来判断并选出故障线路，而需要采取其他方式。本文以分析35KV配电网接地故障中出现的零序电压与电流作为基础，分析35KV配电网接入消弧线圈后故障选线区别及解决方案。
关键词：消弧线圈；35KV配电网；单相接地故障；接地故障分析；故障选线
前言
在35KV配电网中的消弧线圈方向的应用是最近几年以来电力系统中的研究热点主题，此课题是以分析35KV配电网里的单相接地故障为基础，讨论35KV配电网在接入消弧线圈前后，其继电保护可能存在的选择性、灵敏性、可靠性不足的条件和解决方法。对于35KV配电网通过消弧线圈接地的系统来说，通常消弧线圈使用过补偿的方式，用电感电流补偿电容电流，可以使故障相的接地电流减小，但会导致发生单相接地故障时故障相的零序电流方向与非故障相的零序电流方向相同，其零序电流的方向均是从母线到线路，可能会对继电保护的故障选线装置造成影响。
本研究基于35KV配电网中的单相接地故障进行分析，讨论35KV配电网发生接地故障后电网中可能出现的一些特征，从而了解到继电保护是运用哪些特征进行区分故障相线路和非故障相线路的，同时，分析35KV配电网经消弧线圈接地前后对继电保护产生的影响，提出解决方法。
一、35KV配电网经消弧线圈接地简述
35KV配电网发生单相接地时，故障电流比较小，通常使用中性点非直接接地方式。在此种运行方式下，如果发生单相短路接地故障，线路电容电流组成故障电流，其幅值比较小，而且瞬时性的接地可能消失，因此，通常发生单相接地时，允许短时间内带故障运行[1]，可以提高系统运行可靠性。然而，在长线路其对地电容较大的情况下，发生单相接地故障时其故障电流就比较大，过大的故障电流可能会使电弧难以熄灭，还可能发展成相间短路故障。所以，通常要求在故障电流>10A的情况下，35KV配电网的运行方式改用谐振接地方式。使消弧线圈感性电流补偿容性电流[2]，减小故障电流，使电弧熄灭，避免故障继续发展成相间短路故障或者更严重的故障。
在消弧线圈接入35KV配电网系统前，如果某条线路发生单相接地，通常情况下会有以下故障特点：1.单相接地时，全系统里都会出现零序电压。2.非故障线路有零序电流。其幅值为自身对地电容电流，电容电流方向从母线到线路。3.故障线路上，其零序电流大小是所有非故障元件对地电容电流之和。其幅值通常情况下很大，电容电流方向从线路到母线。故障与非故障线路其零序电流相角差180°。在故障线路的暂态零序电流的幅值很大。而在消弧线圈接入35KV配电网系统后，假如发生了单相接地，则会有以下的特点：1.当发生单相接地时，系统里都会有零序电压2.非故障线路中的零序电流，其大小为自身对地电容电流。电容电流方向从母线到线路3.如果消弧线圈设置为过补偿，用电感电流补偿电容电流，故障线路电容电流实际方向则是从母线到线路。对比消弧线圈接入35KV配电网系统前后的单相接地故障特点（1、2点相同，第3点不同），可以得出，配电网接入消弧线圈后，无法用电流方向的区别来判断故障线路，也难以用零序电流的幅值来发现故障线路。消弧线圈接地系统单相接地零序电流分布图如下图1-1所示：
图1-1 谐振接地零序电流分布图
在系统正常时，三相有相同的对地电容。在相对地的电压作用下，每相都有电容电流，其相位领先相电压90°，三相电容电流相量和为零。如果A相发生了单相接地，那么在接地点处A相的对地电压降为零，其对地电容被短路，电容电流为零，另外两相对地电压幅值近似升高为线电压。没有出现接地故障的线路其零序电流大小为线路自身电容电流的大小。在35KV配电网不接地系统时，故障接地点电流为系统所有没有发生故障的相电容电流相量之和，当35KV配电网使用消弧线圈接入后，接地点电流可由如下公式1.1得到：
（1.1）
式中：
——全系统的对地电容电流
——消弧线圈的电流
由上述特点可以得出，在通常情况下，35KV配电网不接地系统出现接地故障时，其零序电流是从线路到母线，而没有发生故障的线路其零序电流方向为从母线到线路，两者零序电流方向相反，相角差为180°。可以用故障相和非故障相的这个特点来选出故障线路，但是，假若35KV配电网用谐振接地方式，过补偿状态下，所有线路（包括故障与非故障线路）的零序电流方向相同，均是从母线到线路，就不能用此选线方法，而且故障线路的零序电流因为消弧线圈的补偿作用也会减小，对用线路零序电流幅值来进行故障选线的方式也会有影响，综上所述，消弧线圈对继电保护的选线产生了影响，不能采用配电网不接地系统的选线方式来进行故障选线。
二、谐振接地系统单相接地故障选线
由于过补偿状态下，消弧线圈对故障线路和非故障线路之间的相位差会产生影响，发生单相短路接地故障的非故障线路和故障线路的相位差不一定为180°，因此，不能用故障线路与非故障线路的零序电流流向不同来判断故障线路进行故障选线。因此提出以下两种方案，进行在配电网经消弧线圈接地方式下的故障选线。
方案一：当配电网中性点经消弧线圈接地系统出现单相接地的时候，通过改变消弧线圈的电感值，从而来改变消弧线圈在过补偿区域内的过补偿度，在消弧线圈的过补偿区域内的过补偿度发生改变前后，没有发生故障的线路其零序电流幅值几乎不发生变化，而故障线路的零序电流大小会有较明显的差异，通过对比消弧线圈过补偿度改变前后线路中的零序电流变化量，其变化量大的为故障线路，若线路零序电流几乎没有变化，那么其为非故障线路，基于这个特点来设计消弧线圈和故障选线的算法。
方案二：在发生单线接地故障的时候在消弧线圈两端短时投入并联电阻，使故障回路中产生有功电流，使故障线路的零序电流增大，故障线路零序电流明显变化，而没有发生故障的线路其零序电流幅值几乎不发生改变，通过对比投入电阻前后线路里零序电流改变量，其改变大的是故障线路，投入电阻前后线路零序电流几乎没有变化的为非故障线路，用特点来进行故障时的选线。
三、结语
本文通过分析消弧线圈接入35KV配电网前后发生单相接地故障的特点，得出其故障选线方式不同的差异，并提出两种方案进行谐振系统的故障选线。
参考文献：
[1]桑振华，苗晓鹏，李晓波. 基于调相法的消弧线圈自动跟踪补偿的测量方法 [J]. 电力系统保护与控制，2014，（10）：104-7.
[2]衣良，王艳松. 基于强跟踪滤波器的小电流接地系统故障选线 [J]. 电测与仪表，2015，（12）：97-101.
论文作者:叶虹
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/14
标签：故障论文; 电流论文; 线路论文; 弧线论文; 单相论文; 电容论文; 配电网论文; 《电力设备》2019年第11期论文;