摘要：由于在中性点非有效接地系统中，发生短路故障时，系统电流回路无法构成，故障电流很小，因此，本系统也可称为小接地电流系统（有时也称中性点非直接接地系统）。本文主要论述了中性点非有效接地电力系统单相接地故障时，零序分量的特点，并根据零序分量的不同特点，对小电流选线装置的工作原理进行了分析。
关键词：小电流选线装置；中性点非有效接地；零序分量
引言
电力系统中性点工作方式，是综合考虑了供电的可靠性、国过电压、系统绝缘水平、继电保护的要求、对通信线路的干扰以及系统稳定的要求等因素而确定的。在我国采用的中性点工作方式有：中性点直接接地，中性点经消弧线圈接地，中性点经高电阻接地和中性点不接地四种。中性点不接地、中性点经高电阻和经消弧线圈接地方式又叫中性点非有效接地系统
在中性点直接接地的系统中，当发生一点接地故障时，即构成单项接地短路，这时所产生的故障电流很大，所以称中性点直接接地的系统为大接地电流系统。在66KV及以下电压等级的电力系统中，采用中性点不接地、经高电阻或经消弧线圈接地的工作方式。在这三种接地方式中，当一相发生接地故障式故障电流是各元件对地的电容电流，往往比负荷电流小的多，所以这种系统又叫小接地电流系统。
中性点非有效接地电力系统发生单相接地时，非故障两项的对地电压将升至线电压（ ），发生单相接地故障时，凡是对地有电容的线路都将有零序电流流过，但是由于零序电流较小，又有很大的分散性，选择接地线路有一定的困难；若系统中有消弧线圈，困难更大。单相接地时接地电流小，按电力系统安全运行规程的规定，发生单相接地故障后可继续运行1~2小时，但此时系统非故障相对地电压升高为线电压，若不及时处理，极易发展成两相短路使故障扩大，弧光接地还会引起全系统过电压。通过小电流接地选线装置可以准确的找出接地线路以便及时处理故障。
1、中性点非有效接地方式电力系统发生单相接地故障时的特点
1.1中性点不接地系统单相接地的特点：
（1）发生接地后，全系统出现零序电压和零序电流。非故障相电压升高至原来的√3倍，电源中性点对地电压等于故障点对地电压，故障点电压的相量与故障相电势的相量大小相等方向相反；
（2）非故障线路保护安装处，流过本线路的零序电容电流。容性无功功率是由母线指向非故障线路；
（3）线路保护安装处，流过的是所有非故障元件的零序电容电流之和。而容性无功功率是由故障线路指向母线，即其功率方向与非故障的线路方向相反。
1.2中性点经消弧线圈接地系统单相接地的特点：
当中性电不接地系统发生单相接地故障是，流经故障点的电流为全系统零序电容电流之和。如果此电流过大，就会在接地点产生电弧，引起间隙性弧光过电压，造成非故障相绝缘破坏，从而发展成两点或多点接地故障，使事故扩大。为了解决这一问题通常在中性点接入一个电感线圈L。其发生单相接地故障时的特点：
（1）当系统发生单相接地故障时，流经接地点的电流除全系统的零序电容电流之外还有消弧线圈的电感电流，电感电流补偿了接地故障点的总电容电流。
（2）当采用过补偿方式时，流经故障线路和非故障线路保护安装处的电流，是电容性电流，其容性无功功率方向都是由母线流向线路，故无法利用功率方向来判别故障线路还是非故障线路。当补偿度不大时，也很难利用电流大小判别出故障线路。
1.3中性点经电阻接地单相接地故障的特点和保护方式
中性点经电阻接地方式是在变压器中性点接电阻或接一个单相辅助变压器，在其二次侧接电阻。其发生单相接地故障时的特点是：
（1）流非故障线路首端的电流为本线路的对地电容电流。流过故障线路首端的零序电流可分为两部分，中性点电阻产生的有功电流和非故障线路零序电流之和。
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2、基于小电流接地系统发生单相接地时具有的特点，目前，小电流接地信号装置的设计判据主要有以下8种：
①反映零序电压的大小；
②反映工频电容电流的大小；
③反映工频电容电流的方向；
④反映零序电流有功分量；
⑤反映接地时谐波分量；
⑥反映接地故障电流暂态分量首半波；
⑦信号注入法；
⑧群体比幅比相法。
3、小电流接地选线装置不同选线方式和局限性探讨
3.1谐波电流方向原理
当中性点非有效接地系统发生单相接地故障是，在各线路中都会出现零序谐波电流。由于谐波次数的增加，相对应的感抗增加，电容减小，所以总可以找到一个n次谐波，这时故障线路与非故障线路n次谐波电流方向相反。
缺点是谐波含量较小（小于故障电流10 %），检测灵敏度低且受间歇性电弧现象影响。
3.2有功分量法
零序电流有功分量是根据故障电流中含有有功分量，故障线路有功分量比非故障线路大且方向相反。根据这一特点，可选出故障线路。在设计具体的选线装置时，可利用零序电压与零序电流计算并比较各线路零序有功功率的大小与方向来确定故障线路。
有功分量法的优点是不受消弧线圈的影响，但由于故障电流中有功分量非常小并且受线路三相参数不平衡的影响，检测灵敏度低，可靠性得不到保障。为了提高灵敏度，有的装置采用瞬时在消弧线圈上并联接地电阻的做法加大故障电流中有功分量。这样做带来的问题是使接地电流增大，加大对故障点绝缘的破坏，很可能导致事故扩大，且对电缆线路来说，这一问题更为突出。
3.3零序电流保护
当中性点不接地系统发生单相接地故障时，零序电流保护是利用故障元件零序电流其数值等于全系统非故障元件的对地电容电流之和的特点区分故障线路和非故障线路。
局限性：
①、零序电流的测量值受到电流互感器由于饱和而产生的不平衡电流的影响。
②、在中性点经消弧线圈接地系统中，故障相存在零序电流。在故障线路，该电流方向与非故障相回路的零序电流的流向相同，但却是感性的，它对故障点左侧线路上容性的零序电流有补偿作用。考虑到感性零序电流的补偿作用，故障线路首端测得的零序电流数值可能小于某条其他线路首端测得的零序电流数值。
③、会受到过渡电阻大小的影响。
3.3外加高频信号原理
当中性点非有效接地系统发生单相接地时，通过电压互感器二次侧绕组向母线接地相注入一种高频信号电流，该信号电流主要沿故障线路接地相的接地点入地，部分信号电流流经其他非故障线路对地电容入地。通过感应信号电流的大小来判别故障和非故障线路（故障线路接地相流过的信号电流大，非故障线路接地相流过的信号电流小，它们之间的比值大于10倍）。用信号探测器检测每一条线路有注入信号流过的线路被选为故障线路。该方法的优点是不受消弧线圈的影响，不要求装设零序电流互感器（CT），并且用探测器沿故障线路探测还可以确定故障点的位置。
注入信号寻迹法简称注入法，其缺点是：
①、需要安装信号注入设备；
②、高频信号电流发生器由电压互感器开口三角的电压起动.选用高频信号电流的频率与工频及各次谐波频率不同，因此，工频电流、各次谐波电流对信号探测器无感应信号。
3.4首半波原理
首半波原理是基于接地故障信号发生在相电压接近最大值这一假设。当电压接近最大值时，若发生接地故障，则故障相电容电荷通过故障线路流向故障点放电，故障线路分布电感和分布电容使电流具有衰减振荡特性，该电流不经过消弧线圈，故不受消弧线圈影响。
其缺点是但此原理的选线装置不能反映相电压较低时的接地故障，易受系统运行方式和接地电阻的影响，存在工作死区。
以上介绍的几种小电流接地系统的保护原理，但是上述的各种保护方式均有一定的适用条件和局限性。由于计算机技术和通讯技术的迅速发展，小电流接地保护原理和故障选线技术也得到了快速发展，目前已经生产出了各种保护原理集于一身的微机保护装置。该装置将各种选线判据有机地集中成为充分判据，并与多种数据处理算法和各种选线方法融为一体。构成各种判据有效域优势互补，能适应变化多端的单相接地故障形态的多层次全方位的智能化选线系统，大大提高了选择故障线路的可靠性。
参考文献：
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论文作者:房晓鹏
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/20
标签：电流论文; 故障论文; 线路论文; 单相论文; 系统论文; 电容论文; 信号论文; 《电力设备》2017年第21期论文;