摘要：介绍了小电流接地系统故障选线方法、原理以及目前的发展现状，对其在电力系统上的应用前景进行了展望。近年来，随着自动跟踪消弧电抗器的广泛使用，为解决系统在故障时间出现的谐振问题。开始采用消弧线圈与非线性电阻串联（或并联）以及与避雷器并联的运行方式。目前，采用独立的带有远动或通信功能的小电流接地选线设备不失为一种较为实用的选择。
关键词：小电流接地系统故障选线；接地；方法
1 概述
我国大多数配电网均采用中性点不直接接地系统，即小电流接地系统，它包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统、中性点经电阻接地系统。近年来，随着自动跟踪消弧电抗器的广泛使用，为解决系统在故障时间出现的谐振问题。开始采用消弧线圈与非线性电阻串联（或并联）以及与避雷器并联的运行方式。中性点不直接接地系统发生单相接地故障的几率越高，这时供电仍能保证线电压的对称性，且故障电流小，不影响对负荷持续供电，故不必立即跳闸，必须及时找到故障线路予以切除。故障时，由于三个线电压仍然对称，特别是中性点不直接接地系统，流过接地点的电流很小，不影响对负荷连续供电，仍可持续运行0.5~2h。但小电流接地系统在单相接地时，非故障相电压会升为线电压，长时间带故障运行极易产生弧光接地，形成两点接地故障，引起系统过电压，影响系统的安全。
综上，小电流接地选线装置对提高供电可靠性起着重要作用。小电流接地选线方法研究及新的高性能选线装置的开发具有较大的潜力和挑战性。
2 小电流接地方式
2.1 中性点不直接接地系统
中性点不直接接地系统结构简单，运行方便，据统计单相接地故障占整个配网故障80%以上，在发生单相接地故障时，虽然非故障相相电压升高，但系统线电压仍然不变且三相对称。当发生弧光接地故障时，电网系统内极易发生弧光接地过电压、谐振过电压等过电压，且电压升高幅值较大，这对电网设备的绝缘水平造成很大影响，严重威胁电网安全运行。为了解决不接地系统的弧光过电压等问题，配网线头中性点采取通过消弧线圈和电阻接地。
2.2 中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接地通常称为谐振接地，消弧线圈线圈的原理是：
（1）消弧线圈的电感电流补偿了电网的接地电容电流，使故障点的接地电流变为数值显著减小的残余电流，所以残流过流时电弧就容易熄灭。
（2）由于消弧线圈的作用，降低了恢复电压的初速度，延长了故障相电压的恢复时间，并限制了恢复电压的最大值，从而可以避免接地电弧的重燃，达到彻底消弧的目的。
2.3 中性点经高阻接地
在系统的中性点和地之间投入一个阻值较高的电阻，这种接地方式称为中性点经高阻接地，该中性点接地电阻和系统自身对地电容构成了一个并联回路，在回路中对于该电阻的存在，使得单相接地时的产生的故障电流被限制，同时，由于电阻是耗能原件，也是电容电荷释放原件和谐振的阻压元件，对谐振过电压和间歇性弧光接地过电压能起到很好的抑制作用。
3主要方法
目前电力系统中投运的选线装置采用的方法主要有零序电流比幅比相法、有功法、小波法、五次谐波法、残流增量法等，每一种方法都有它的适用范围。
3.1 零序电流比幅比相法
零序电流比幅比相法是目前应用最为广泛的一种方法，在不接地系统中，这种方法的应用效果较好，但是在消弧线圈接地系统中会失效。
单相接地故障大多数发生在相电压接近峰值时刻，会产生强烈的暂态过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此时，暂态零序电流幅值与未补偿的工频零序电流之比近似等于暂态信号主频率与工频之比近似等于暂态信号主频率与工频之比，即最大暂态零序电流比稳态零序电流可大10倍以上。即使在相电压过零时故障，暂态零序电流的幅值也接近未补偿的工频零序电流。单相接地故障暂态过程等效为整个网络在故障点突然加入的虚拟电源激励下，各线路自身或多条线路之间的谐振过程。考虑到系统阻尼，暂态零序电流应该由若干个指数函数或按指数衰减的正弦信号组成。由故障线路从故障点母线区段和所有健全线路之间串联谐振产生的零序电流（为主频信号）、在故障线路和所有健全线路的暂态零序电流中均占主要成分。间歇性接地古扎的电弧不稳定，将持续产生高频暂态过程，直到故障消失。事实上，即使在永久接地故障中，由于接地电流微弱，故障电弧也不稳定。暂态信号丰富使本方法可充分利用暂态零序电流信号，从而提高了检测可靠性。
3.2 有功法
有功法的原理是线路、消弧线圈都存在对地电导，所以故障电流中含有有功分量，且故障线路的有功分量，且故障线路的有功分量比非故障线路大而方向相反，据此检测故障线路。
由于线路有对地电导及消弧线圈存在电阻损耗，故障电流中含有有功分量。非故障线路和消弧线圈的有功电流方向相同且经过故障点返回，因此利用故障线路有功分量比非故障线路大且方向相反的特点，可选出故障线路。故障电流中有功分量非常小，因此，灵敏度较低。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，以加大故障电流中有功分量。
3.3 小波法
小波法利用暂态分量信息作为选线打的依据，故障线路暂态电流数值上大于非故障线路暂态电流，且与非故障线路暂态电流方向相反，依次进行选线。
单相接地时，故障电压和电流的暂态过程持续时间短并含有丰富的特征量，而稳态时数值较小，
因此在接地故障检测中选用一种适用分析其暂态分量的新理论，将有利于故障选线。小波分析可对信号进行精确分析，特别是对暂态突变信号和微弱信号的变化比较敏感，能可靠地提取出故障特征。根据小波变换的模极大值理论可知，出现故障和噪声会导致信号奇异，而小波变换的模极大值点对应着采样数据的奇异点，由于噪声的模极大值对着尺度的增加而衰减，所以经过适当的尺度分解后，即可忽略噪声影响得到较理想的暂态短路信号。
3.4 残流增量法
在系统发生单相接地后，采集各线路的零序电流，然后控制消弧线圈改变一挡，再采集各线路的零序电流，然后求出各线路在消弧线圈调档前后零序电流的变化量，其中最大者即为接地短路，因为它等于消弧线圈调档前后电感电流的改变值，而其他线路基本不变。这种选线方法原理简单明了，判据不是绝对值，而是相对值，即零序电流的增量，避免了测量回路误差及背景干扰等因素的影响，提高了灵敏度和可靠性。
3.5五次谐波法
电力系统由于变压器、线路设备等的非线性影响，线路电流中存在着谐波分量，其中五次谐波含量最大，发生单相接地故障时，谐波分量还会有一定程度增加。对于中性点经消弧线圈接地的系统，消弧线圈对五次谐波所呈现的感抗是基本的5倍，而线路分布电容对五次谐波所呈现的容抗确是基波的1/5，因此消弧线圈基本上不能补偿五次谐波的电容电流。所以消弧线圈接地系统中，对于五次谐波分量，依然可以近似认为，故障线路的电流大小等于所有非故障线路的电流之和，方向与非故障线路的电流方向相反。
4 展望
目前国内研制的小电流接地选线装置品种和数量很多，但现场运行的结果表明，装置的误判现象比较严重，所以进一步提高装置的准确性十分必要。在大规模应用配电自动化技术进行单相接地故障的处理机还未成熟，采用独立的带有远动或通信功能的小电流接地选线设备不失为一种较为实用的选择。
参考文献：
[1]肖白等.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J].继电器，2001，29（4）：16-20.
[2]潘 露，吕艳萍，于 芳，等.基于相频特性与多频带分析的小电流接地系统故障选线[J]. 电力系统自动化，2007，31（04）
[3]]王维俭.电力系统继电保护基本原理.清华大学出版社
论文作者:张立,韩平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/5
标签：电流论文; 故障论文; 线路论文; 弧线论文; 系统论文; 过电压论文; 单相论文; 《电力设备》2018年第21期论文;