小电流接地系统接地检测工程应用分析

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1、小电流接地系统接地检测工程应用分析 在6～66 kV电力系统中普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地系统方式，当系统发生单相接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往很小，系统线电压的对称性并不遭到破坏，系统还可继续运行一段时间，规程规定一般为1～2h，为防止系统事故扩大，在接地运行的这段时间里必须设法排除接地点。小电流接地选线装置自20世纪80年代问世以来，已经历了几次技术更新换代，其选线的准确性也在不断提高，尽管备厂方宣称100％选线正确率，但工程实际中均存在误判率较高的问题，使许多用户有一种不用麻烦，用了也麻烦的感觉，故现场好多情

2、况都是选检设备闲置退出而采用手动拉闸试验的原始方法查找接地。 1 小电流系统单相接地的特点 分析小电流系统单相接地时的运行状态，其不同于正常运行状态的信息主要有2点：故障线路流过的零序电流是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电流。故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路，两者方向相反，或者说两者反相。从小电流系统单相接地时与正常运行时，状态信息的不同看，故障线路的判定似乎非常容易，然而事实并非如此，其原因主要有以下四点： 1．1 电流信号太小 小电流系统单相接地时产生的零序电

3、流是系统电容电流，其大小与系统规模大小和线路类型(电缆或架空线)有关，数值甚小，经中性点接人消弧线圈补偿后，其数值更小，且消弧线圈的补偿状态(过补偿、欠补偿、完全补偿)不同，接地基波电容电流的特点与无消弧线圈补偿时相反或相同，对于有消弧线圈的小电流系统采用5次谐波电流或零序电流有功功率方向检测，而5次谐波电流比零序电流又要小20～50倍。 1．2 干扰大、信噪比小 小电流系统中的干扰主要包括2方面：一是在变电站和发电厂的小电流系统单相接地保护装置的装设地点，电磁干扰大；二是由于负荷电流不平衡造成的零序电流和谐波电流较大，特别是当系统较小，对地电容电流较小

4、时，接地回路的零序电流和谐波电流甚至小于非接地回路的对应电流。 1．3 随机因素影响的不确定 我国配电网一般都是小电流系统，其运行方式改变频繁，造成变电站出线的长度和数量频繁改变，其电容电流和谐波电流也频繁改变；此外，母线电压水平的高低，负荷电流的大小总在不断地变化；故障点的接地电阻不确定等等。这些都造成了零序故障电容电流和零序谐波电流的不稳定。 1．4 电容电流波形的不稳定 小电流系统的单相接地故障，常常是间歇性的不稳定弧光接地，因而电容电流波形不稳定，对应的谐波电流大小随时在变化。 2 小电流接地系统接地信号装置的分类 基于小电流接地系统发生单相接地

5、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5次谐波分量；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 选线误判原因分析 由于各种干扰的影响，特别是当系统较小或是加装自动调谐的消弧线圈后，电容电流数值较小，接地点电弧电阻不稳定时，零序电流(或谐波电流)数值很小，可能被干扰淹没，其相位不一定正确，从而造成误判。工程上所采用的零序电流互感器精度太低。当原方零序电流在5 A以下时，许多厂家生产的零序电流互感

6、器，带上规定的二次负荷后，变比误差达20％以上，角误差达20“以上，当一次零序电流小于1 A时二次侧基本无电流输出，无法保证接地检测的准确度，且选线检测装置用的电流变换器线性性能差，目前变电站自动化系统的选线检测元件大多按保护级选择，保护级互感器在所测电流远小于额定电流值时，综合误差难以满足要求，两级电流变换元件的总误差是造成现场误判的主要原因。工程实际中使用的零序滤序器的线性测量范围超出了实际可能的接地电容电流。 3．1 零序电流互感器误差分析 零序电流互感器的工作条件属于套管型(或称母线型)电流互感器，这种电流互感器原方无绕组，而是将被测回路的导体(

7、引线套管或汇流排)或电缆穿过它的内孔，作为原方绕组，因而仅有1匝。套管型电流互感器在其原方电流小于100A时已不能保证准确度，一般的电流互感器在制作时，额定电流400A以下多采用多匝式结构，这是因为电流互感器的误差决定于它的铁心所消耗的励磁安匝I0N1(磁势)占原方绕组总励磁安匝I1N1(磁势)的百分数，对于同一台铁心，在相同的原方电流下，原方绕组匝数越少，误差越大。套管型(或称母线型)电流互感器原方绕组仅有1匝，原方电流里激磁电流占的比例较大，造成较大误差[1]。而零序电流互感器实际应用在小电流接地系统中，其原方电流值均很小，正常运行时其原方基本无电流

8、，出现接地故障时其原方电流(故障电流)也很小，一般在10A以下。如该系统接地故障