小电流接地系统单相接地故障选线原理综述

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1、小电流接地系统单相接地故障选线原理综述本文来自工控商务网：http://www.gkcity.com/摘要：简要分析发生单相接故障时系统基本特征，并此基础上回顾了小电流系统单相接保护国内外研究发展历史，系统分析了几种保护原理特点，提出了尚需解决问题，最后给出了分析结论。 关键词：小接电流系统 单相接 故障选线 0 引言    目前世界各国配电网都采用中性点不直接接方式（NUGS）。因其发生接故障时，流过接点电流小，称其为小电流接系统。可分为中性点不接系统（NUS）、中性点经电阻接系统（NRS）和中性点经消弧线圈接系统（NES）。故障时三个线电压仍然对称，特别是中性点经消弧线圈接系统，流过接

2、点电流很小，不影响对负荷连续供电，《电力系统安全规程》规定仍可继续运行0.5~2个小时。但小接电流系统单相接时，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，形成两点接故障，引起系统过电压，影响系统安全。，需要一种接后能选择故障线路装置进行故障检测，一般不动作于跳闸而仅动作于信号。 1 研究状况回顾    国外对小电流接保护处理方式各不相同。前苏联采用中性点不接方式和经消弧线圈接方式，保护主要采用零序功率方向原理和首半波原理。日本采用高阻抗接方式和不接方式，但电阻接方式居多，其选线原理较为简单，不接系统主要采用功率方向继电器，电阻接系统采用零序过电流保护瞬间切除故障线路。近年来

3、一些国家如何获取零序电流信号及接点分区段方面作了不少工作并已将人工神经网络应用于接保护。美国电网中性点主要采用电阻接方式，利用零序过电流保护瞬间切除故障线路，但故障跳闸仅用于中性点经低阻接系统，对高阻接系统，接时仅有报警功能。法国过去以电阻接方式居多，利用零序过电流原理实现接故障保护，城市电缆线路不断投入，电容电流迅速增大，已开始采用自动调谐消弧线圈以补偿电容电流，并为解决此种系统接选线问题，提出了利用Prony方法[1]和小波变换以提取故障暂态信号中信息（如频率、幅值、相位）以区分故障与非故障线路保护方案，但还未应用于具体装置。挪威一公司采用测量零序电压与零序电流空间电场和磁场相位方法，

4、研制了一种悬挂式接故障指示器，分段悬挂线路和分叉点上。加拿大一公司研制微机式接故障继电器也采用了零序过电流保护原理，其软件算法部分采用了沃尔什函数，以提高计算接故障电流有效值速度。90年代，国外有将人工神经网络及专家系统方法应用于保护文献。    我国配电网和大型工矿企业供电系统大都采用中性点不接或经消弧线圈接运行方式，近年来一些城市电网改用电阻接运行方式。矿井6~10kV电网过去一直采用中性点不接方式，随井下供电线路加长，电容电流增大。近年来消弧线圈矿井电网中到了推广应用并主要采用消弧线圈并串电阻接方式。单相接保护原理研究始于1958年，保护方案从零序电流过流到无功方向保护，从基波方案发

5、展到五次谐波方案，从步进式继电器到群体比幅比相，以及首半波方案，先后推出了几代产品，如许昌继电器厂ZD系列产品，北京自动化设备厂XJD系列装置，中国矿大μP-1型微机检漏装置和华北电力大学研制系列微机选线装置等。2 单相接时NUGS主要特征    现对NUGS单相接故障前后特征归纳如下:    (1) 零序电压互感器开口电压通常为零。(实际上不平衡电压影响小于5V)。接后接近100V(金属性接:经电阻接U02∈(30,100))。    (2) 非接线路(设线路序号为K)零序电流Iok为该线路对等效电容电流，相位超前零序电压U090°。    (3) 接线路零序电流I0和非接线路零序电流方

6、向相反，即相位滞后零序电压U090°，且等于所有非接线路中电容电流与变压器中性点电流之和。    (4) 对经消弧线圈接系统(NES)，零序电流5次谐波对以上结论成立。    (5) 以上结论，与故障点接电阻，系统运行方式，电压水平和负荷无关。     常规微机小电流接选线装置工作原理一般都是基于以上几个特点设计，但实现方式和可靠性程度不尽相同。3 对几种选线保护原理讨论    3.1 早期单一判据原理    线路自身电容电流可能大于系统中其他线路电容电流之和，按零序电流大小整定过电流继电器理论上就不完善，它还受系统运行方式、线路长短等许多因素影响，而导致误选、漏选、多选;“功率方向”原理

7、采用逐条检测零序电流I0功率方向来完成选线功能，当用于短线路时，该线路零序电流小，再加之功率方向受干扰，一定程度上选线是不可靠，更多发生误、漏选情况; 用各线路零序电流作比较，选出零序电流最大线路为故障线路“最大值”原理，多条线路接或线路长短相差悬殊情况下，很可能造成误选和多选;“首半波”原理基于接故障发生相电压接近最大值瞬间这一，利用故障后故障线路中暂态零序电流每一个周期首半波与非故障线路相反特点实现选择性保护，但它不