基于接地选线和零序电流保护的小电流接地系统接地故障解决方案

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1、基于接地选线和零序电流保护的小电流接地系统接地故障解决方案目录1．背景22．研究方向23．小电流接地选线系统的理论研究33.1零序电流电压法33.2基于信号注入法选线装置的工作原理43.3选线原理对比分析53.4主流系统对比分析53.5装置优缺点对比分析83.6实践效果分析94．基于零序电流保护的电缆线路接地故障解决方案94.1零序电流保护配置原则94.2零序电流保护配置实施方案104.3零序电流保护配置注意事项121．背景目前油田电网的10kV中压系统采用变压器中性点接地或经消弧线圈接地（中性点非直接接地）。中性点非有效接地系统的优点在于，发生单相接地故障时，系统

2、能带故障运行，但非接地相相电压升高，长时间运行会破坏绝缘导致故障扩大。本文基于冀东油田运行现状，就快速找到并准确隔离小电流接地系统接地故障点开展了长期的研究和实践，提出了基于接地选线和零序电流保护的小电流接地系统接地故障解决方案。2．研究方向目前冀东油田电网主要分为陆上地区和南堡地区两个部分。陆上地区主要以架空线路为主，南堡地区10kV线路为纯电缆线路。非直接接地供电系统单项接地时，接地电流为电网的对地容性电流，对于非电缆线路电网，容性电流较小（10A以下），通常可以带接地故障运行数小时（一般为2小时），以便及时查找故障点和消除故障，保障电网连续供电，提高供电可靠性

3、。所以在非直接接地供电系统中的非电缆线路（架空线路）一般不配置线路零序跳闸保护。可靠的解决方案为快速进行单相接地故障选线，并定位接地点，为故障巡线提供指导，以最快的速度隔离或带电消除故障点，尽最大努力防止设备损坏和事故扩大。架空线路电容电流计算公式：IC=U×L／350（U：为线电压/kV；L:架空线路长度/km）对于负荷密集、线路较长的纯电缆线路，接地容流较架空线路明显增大（数十安培），发生单项接地时电弧不易自行熄灭，如果系统继续带接地故障运行，不仅会进一步破坏电缆绝缘引起短路故障，还会引起电网电压波动，造成大规模甩负荷或损坏用电设备。为南堡地区纯电缆线路配置零序

4、电流保护并作用于跳闸，成为了解决单项接地故障的首选方案。10kV三芯电缆零序电流估算计算公式：IC=I0N×L单芯电缆电容电流按三芯电缆的2倍计算（I0N:不同截面三芯电缆每千米电容电流/A；L:电缆线路长度/km）3．小电流接地选线系统的理论研究小电流接地选线装置按选线原理大体可分为零序电流电压法和外加信号法。3.1零序电流电压法1）基于零序电流基波的选线方法单相接地短路时，过流故障元件的零序电流在数值上等于所有非故障元件对地电容电流之和，即故障线路上零序电流最大，所以只要通过零序电流幅值大小比较就可以找出故障线路。2）基于谐波分量的选线方法当小电流接地电网中发生

5、单相接地故障时。高次谐波电流便随之产生。从过渡电阻的非线性可知故障点本身就是一个谐波源，且以基波和奇次谐波为主，根据谐波在整个系统内的分布和保护的要求，使用五次谐波分量为宜。在谐振接地网络中．消弧线圈的补偿度是依据基波系统制定的。对于5次谐波系统，感抗增大为原值的5倍，容抗值减小为原来的1/5，两者不再能相互补偿。此时的网络可以看成—个欠补偿的系统或近似等效为一个不接地系统。在理论上，故障线路中的5次谐波零序电流应当最大，且滞后5次谐波零序电压900；非故障线路中的5次谐波零序电流最小。且超前5次谐波零序电压900，依此可以进行对故障线路的选择。3）基于首半波原理的

6、选线方法首半波原理足基于接地故障发生在相电压接近最大值的瞬间这—假设而提出来的。当相电压接近最大值时，若发生接地故障，则故障相电容通过故障线路向故障点放电，故障线路电感和分布电容使电流具有衰减振荡的特性。对于中性点经消弧线圈接地系统，由于暂态电感电流的最大值应在接地故障发生相电压经过零值的瞬间，而接地故障发生在相电压接近最大值瞬间时，消弧线圈中的暂态电感电流接近于零。其过渡过程与中性点不接地系统相同。在这种故障情况下的电流首半波中，暂态电流的最大值远大于稳急电流；而零序电流的相位，故障线路与非故障线路存在1800的相差。因此，可以利用故障后暂态电流首半波的方法来判断

7、故障线路。4）基于负序电流的选线方法当补偿电网中发生单相接地故障时，接地故障电流中含有的基波电流，可分解为正序、负序和零序分量，其中的基波负序电流分量具有以下特征：基波负序电流分量与负荷电流无关；故障线路基波负序电流分量的有效值，与所有非故障线路者相比，不仅数值最大，而且比后者高出许多；故障线路与非故障线路的负序电流分量的相位相反。根据此理论分析而开发出的负序电流接地保护装置，适用于中性点谐振接地和不接地电网。5）基于小波分析的选线方法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