消弧并小电阻接地方式在配网系统的应用研究

消弧并小电阻接地方式在配网系统的应用研究

刘源钦

（河源供电局，广东省河源517000）

摘要：本文以变电站目前接地方式改造为研究背景，结合目前采用的消弧线圈并小电阻接地方式运行，重点分析并联中电阻的接线方式以及动作原理，并对并联小电阻的保护动作情况以及在配网系统中对供电可靠性的影响进行分析，通过对实际运行情况验证该接地方式的可行性。

关键词：小电阻接地；并联；单相接地故障

1、引言

目前国内各种小电流选线装置所用的原理一般都是利用单相接地发生时故障线路零序电流的异常增大，通过采集各条线路上零序电流的基波或高次谐波分量，对比电流特征量的变化来进行选线的。这种选线原理在系统线路结构复杂（有架空线路和电缆线路）、对地电容电流差异较大，以及测量装置精度误差和相移等因素的影响下，选线效果本省并不理想。

当系统经消弧线圈接地后，由于消弧线圈的补偿作用，故障线路的零序电流趋近于零，与非故障线路的电流特征无明显差异，导致这些依据传统选线理论的装置失去了基本的选线条件，选线结果呈现非常不准确的状况。例如某些变电站安装了小电流选线装置，单相接地发生后，要么就不能进行选线，要么选出的线路是错误的，没有任何参考价值。经调研，国内中性点安装了消弧线圈的系统，几乎传统的选线装置都不准确，基本上处于闲置状态，因此，如何解决消弧线圈系统的选线问题是一个世界性的难题。

2、并联中电阻选线的优点

并联中电阻选线的基本原理是通过对并联电阻的投退控制，短时且有限的增加零序电流的有功分量，使得故障线路与非故障线路上的零序电流出现明显的特征差异，然后通过独特的计算方法，准确的识别故障线路，达到选线的目的。接线原理图如图1所示：

动作原理：消弧线圈中心控制屏采集中性点电压和电流值，计算出系统的容性电流，当系统发生单相接地故障，中性点电压达到动作门槛值，启动消弧线圈补偿，补偿5秒后故障未消除，延时投入小电阻空气开关1K、2K，小电阻投入后，系统的零序电流值增大，达到馈线的零序保护动作值，切除故障，实现故障隔离，为确保小电阻投入后故障能快速隔离，一般采用投入延时退出功能。

统计某地区近两年的小电流选线情况，选线正确率不足80%，对供电可靠性产生较大影响：比如采集的中性点电压太小，从而无法显示系统电容值，是造成不能补偿的主要原因；或者消弧装置电源插件容易损坏，是造成无法发出接地告警及正确选线的主要原因。该方法针对单相瞬时接地故障，预先调节消弧线圈1LP、2LP的零延时补偿，将故障消除；对于单相永久性接地故障，装置通过延时投入并联中电阻1ZR、2ZR进行故障线路判别，通过增大零序电流从而实现馈线的零序保护动作跳闸，隔离故障。

经过理论和大量实践的验证，该方法选线准确率极高，同时可以抑制中性点电压，无需准确判断零序CT的极性，具有很高的实用价值。该方法，综合了中性点谐振接地和电阻接地两种接地方式的优点。既保持了电阻接地可以准确选线的优点，又可以减少接地点残流，限制弧光接地过电压，确保系统单相接地之后带故障运行2小时以上。

主要优点体现在以下几点：

（1）、响应速度快：小于10ms；

（2）、没有过电压：投入电阻只会降低系统的过电压；

（3）、故障回路零序电流变化大，非故障回路变化小；

（4）、投入电阻的时间可以控制：一般为0.5-1S。

3、现场验证

以某地区110kV变电站实际测试为例，变电站测试接线图如图2所示。由变电所与思源电气共同协作，进行了消弧线圈并联小电阻选线准确率的验证，分别进行了金属接地、100欧姆、200欧姆、500欧姆高阻接地等试验。结果显示：选线结果全部准确。

3.2现场录波波形

现场测试的录波图如图3所示，图中可以看到，并联中电阻投入过程中，中性点电压下降，故障线路和非故障线路，电流特征差异明显，并且看到电压波形无明显的突变，全过程电压动作无冲击电压产生。

3.3数据分析

从测试结果及故障录波图分析，消弧线圈并中电阻接地方式中具备调匝式消弧线圈具有快速、良好的补偿性能，并联电阻投切在1S内完成，满足技术要求，并联电阻投入时，中性点电压降低，且无冲击过程，不同接地阻值测试装置选线全部正确。在实际运行过程中，目前结合11个变电站动作数据，动作正确率达到100%。

4、结论

通过对比常规的小电流选线设备，该接地方式在原理上综合了预先调节式消弧线圈和电阻接地的优点，并联中电阻的动作原理，与零序CT的极性、线路长短、CT变比及其一致性差异等无关，弥补了普通选线装置的缺陷。同时能实现动态实时补偿，响应速度快，对目前的配电网的接地故障具有明显的效果，同时并联中电阻的短时投入，能降低中性点电压，对系统没有危害。

参考文献

[1]郭丽伟，薛永瑞，徐丙垠等，中性点接地方式对供电可靠性的影响分析[J]，电网技术，2015，33（24）：32-37.

[2]董雷，何林，蒲天骄，中性点接地方式对配电网可靠性的影响[J]．电力系统保护与控制，2013．:41（1）：22-26

[3]肖白，束洪春等．小电流接地系统单相接地故障选线和测距的研究[J]．继电器，200629(4)：16-20.

[4]牟龙华，零序电流有功分量方向接地选线保护原理[J]．电网技术，199923(9)：60-62.

[5]贺家礼，宋从矩.电力系统继电保护原理（第三板）[M]．北京：中国电力出版社，1994：63-64．