小电流接地系统单相接地故障选线方法研究

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1、小电流接地系统单相接地故障选线方法研究余乐吴月国网成都供电公司当小电流接地系统发生单相故障接地时，由于故障点电流小，能够持续地运行一定时间，有助于提升配网供区供电的稳定性和可靠性，在我国低压配电网中，这一方法得到了极其广泛的推广。不过随着电网规模的扩大，当小电流接地系统单相接地故障时，既快乂准地选出发牛.接地的故障线路变得越来越重要。木文首先简要论述了小电流接地系统的特点，利用Simulink搭建了10kV小电流接地系统，仿真分析丫其发生单相接地故障时各种选线方法的结果。最后结合零序电流比幅法、零序电流比相法和首半波法提出了一种单相接

2、地故障的综合选线方法。关键词：小电流接地系统;单相接地故障;Simulink仿真;综合选线;1引言随着我国经济社会的不断发展，电力客户对供电的质量和可靠性的要求不断提高，保障配电网的安全稳定运行，保证客户用电的连续可靠变得越来越重要。小电流接地系统又称作屮性点非有效接地系统，包括屮性点不接地、屮性点经消弧线圈接地以及中性点经高阻接地三种类型，其中中性点不接地和经消弧线圈接地是最常见的两种小电流系统接地方式［1-4］。小电流接地系统只有供电可靠性高，安全性较高，系统受过电压危害较低，通信系统受影响低等优点。特别是由于小电流接地系统发生单

3、相故障接地吋能够持续地运行一定时间，有助于提升配网供区供电的可靠性，因此电流接地系统广泛在在中压以及低压配电网中［5］。但是随着我国经济社会的快速发展，配网的规模越来越大，电容性电流也不断增大，单相接地时的故障电流同样随着增加。若较长时间的带故障运行，尤其是间歇性的弧光接地故障，在继续运行的过程中会产生过电压，很容易引起系统中的各电气设备出现新的故障点，导致事故扩大，甚至破坏设备，造成人身伤亡。因此为了发现故障后如何既快又好处理故障，研究人员提出了各种小电流接地系统单相接地选线方法［7-11］，但在实际应用中，现在的各种选线方法都存在

4、一定的缺陷。2小电流接地系统发生单相故障时的现象分析2.1中性点不接地系统当电网正常运行时，三相电压矢量之和为0，三相对地电容电流之和也为0,用三个等值电容来代表每相线路对地的分布电容。当发生单相接地故障时，如八相发生接地故障，则A相对地电压值为零，其对地分布电容短路，故障相A相产生的电容电流也为零;非故障和B、C两相的相电压升高为原来相电压的倍B、C两相的容性电流经A相故障接地点流冋母线中。综上所述，在发生单相接地故障的情况下，在正常运行线路产生的零序电流等于此线路整体的对地电容电流，方向从母线流向线路;而故障线路零序电流为全系统所

5、有线路对地电容电流之和，流向为由线路指向母线;且流过电机的零序电流仅仅为电机自身的非故障相对地电容电流之和。理论上讲，根据各线路始端流过的零序电流大小，即可判断出发生单相接地故障的线路。2.2中性点经消弧线圈接地就经消弧线圈接地的电网来说，因中性点处电感性线圈的作用，当线路发生单和接地故障时，电流的分布情况也有所不同。在故障处流过的电流中就会多一部分电感性分量，这一电感分量与之前产生的电容分量相互作用抵消，导致流过故障接地处的总电流变小，因而从流过单相接地故障处的总电流为：其中，为消弧线圈的电感电流，为全系统对地电容电流，由于消弧线圈

6、与系统对地电容电流相位差为，故障电流则会因其补偿而减小。综上所述，在经过该方式过补偿后，单相故障接地电流幅值会显著减小，可能与正常线路的零序电流幅值和当，甚至在实践中经常出现单相故障接地线路的零序电流小于正常运行时的零序电流，造成选线失败。因此，零序电流比幅法、电流比相法都不适用于中性点经消弧线圈接地系统，故接地点的电容电流具有周期性振荡的特点。3小电流接地系统单相接地故障的MATLAB仿真3.1仿真模型本文利用Simulink搭建了一个10kV小电流接地配网系统。图3_1为中性点经消弧线圈接地系统。该系统井有5条出线，从上往下依次编

7、号为Ll、L2、L3、L4和L5,线路各序参数如表3-1所示，线路长度依次为42、38、39、31和39,负荷分别设为1MW、0.2MW、2MW、2MW和2MW。假设系统在0.04s时在线A相1处发生单相接地故障。在中性点经消弧线圈接地系统中，按照110%过补偿考虑。图3-110kV小电流接地配网系统表3-1小电流接地配网系统参数3.2小电流接地系统选线方法仿真分析本章利用图3-1所建配网模型，对零序电流幅值比较法、零序电流比相法、首半波法进行了仿真分析，比较了各种方法的特点和适用范围。(1)零序电流幅值比较法。中性点不接地系统在发生

8、单相接地故障时，其故障相的工频零序电流比正常相的幅值大。该方法经过测量和比较不同线路的零序电流幅值，并选择幅值最大的线路作为故障线路。同吋也可以比较故障前的电容电流和故障后的线路零序电流幅值，有所变化的线路可确定为故障线