基于中电阻投切的小电流接地系统故障选线技术研究

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1、基于中电阻投切的小电流接地系统故障选线技术研究（国网常州供电公司，江苏省常州市213000）摘要：木论文在调研分析国内外现有小电流接地系统发生接地故障时的选线技术方法的基础上，研究了配电M小电流接地系统投切中电阻法的故障选线技术原理，分析其效果及可行性，并建立了中性点经消弧线圈接地的35kV系统的电磁暂态仿真计算模型，通过计算分析验证了投切并联中电阻选线技术的准确性。关键词：小电流接地系统；消弧线圈；接地故障；中电阻；故障选线0引言目前，电力系统各电压等级电网的中性点接地方式主要可以分为大电流、小电流接地方式。我国中压配电网系统多采用的是小电流接地系统，其中35kV及以下电网主要采用

2、中性点经消弧线圈接地方式。对于小电流接地系统的接地故障选线技术，国内外各研宄院所及高校的相关研究人员己经提出了诸多技术方法。目前主流的选线方法可分为四大类，分别为注入信号法、暂态分量法、稳态分量法和综合法。每种大类中又可分为多个小类，但实际应用时都或多或少地存在一些的问题，如误选、漏选、准确率不高等。随着用户对供电可靠性、持续性、稳定性的要求日益提升，小电流接地系统中的接地故障快速选线技术的重要性更加突出。木文提出投切中电阻法进行经消弧线圈接地系统中故障选线技术，通过原理和仿真分析来验证其可行性。1中性点经消弧线圈接地系统投切并联中电m选线原理分析小电流接地系统中，系统三相不平衡的情

3、况下中性点存在对地位移电压。对于中性点经消弧线圈接地系统，如图1所示，当未投运消弧线圈时，系统中出线的三相相电压等于三相对中性点电压和中性点对地电压的相量和，假设电源为无限大且三相对称，系统的三相对地在实际运行中，消弧线圈往往在过补偿状态下运行，在发生单相接地故障后，故障电流经过补偿后依然剩余了4种电流：①消弧线圈产生的有功分量；②系统中的谐波分量；③电网和消弧线圈中存在的奋功分量；④未得到完全补偿剩余的无功电流。在具有n条出线的中性点经消弧线圈接地电网中，如果第f条线路的A相出现了接地故障，且为金属性，此吋没右发生接地故障的线路的零序电流状态与不接地系统相同。对于出现了接地故障的线

4、路，由于得到了消弧线圈的电流补偿，其A相电流变为：由公式1-5、1-6可见，线路发生接地故障时，其零序电流等于没有发生故障的线路的零序电流、消弧线圈电流以及中值电阻电流的向量之和，方向是从线路流向变电站母线。综上所述，在经消弧线圈接地电网中，当消弧线圈不采取任何措施进行选线时，由于消弧线圈的电感电流补偿了接地点的电容电流，选线装置容易发生误选，而投入并联中值电阻后，通过中值电阻流过的阻性电流没有得到补偿，导致线路上的零序电流变化较人，从而使故障选线的成功率更高。系统正常运行时，不投入并联中值电阻，当系统某条线路出现单相接地故障时，迅速投入并联中值电阻，从而使故障点的电流增大，中值电阻

5、保持在系统中0.5秒钟后切除，由于此时故障电流较大，因而可以方便地跟去所冇线路零序电流的变化和比较找出发生了接地故障的线路。其具体实现为：①某条线路出现申相接地故障时，按预先的设定延时将并联中值电阻投入到系统中；②采样各线路零序电流和系统电压；③按预先的设定延时切除并联中值电阻，采样各线路零序电流和系统电压；④计算各线路并联中电阻投切前后的故障信号特征值；⑤根据各线路的故障信号特征值判断故障线路。2中性点经消弧线圈接地系统投切并联中电阻选线仿真分析为了验证接地故障吋投切中电阻法选线的准确性，用PSCAD软件搭建35kV系统仿真模型，如图3所示。系统奋7条出线，线路1的对地电容为0.8

6、μF，线路2的对地电容为0.3μF,其它5条出线的对地电容相同，都为0.6μF,系统总的对地电容值为4.1μF。为了使消弧线圈分别运行在过补偿（10%）、完全补偿、欠补偿状态，消弧线圈的电感值分别取2.25H、2.47H、2.68H。阻尼电阻为160,并联中电阻为464。为了得到不同接地故障下的选线结果，故障类型分为金属接地（1）、100、500、1000。在不同的接地故障下，本仿真分别对1号线路发生接地故障、2号线路发生接地故障、3号线路发生接地故障进行了仿真，各线路发生不冋电阻接地故障吋，投切中电阻法均能实现正确选线。3投切并联电阻对系统的影响当系统发生单

7、相接地吋，投入并联电阻是否会给系统带来不良影响，带并联中电阻的小电流接地系统如图4所示。图中为消弧线圈两端并联电阻，为电网每相对地总电容，lc为电网对地总容电流，为消弧线圈产生的电感电流，为中性点电阻产生的有功电流。接地点电流为：接地电流每次过零吋，由于恢复电压超过介质恢复强度而多次重复击穿从而产生一定的过电压。接入消弧线圈（接并联中电阻）后，一方面单相接地电容电流可以被消弧线圈的电感电流所补偿，使残余的接地电流大为减小；另一方面，恢复电压的上升速度可大为