浅谈10KV系统单相接地故障的处理方法

来源：职称驿站所属分类：电力论文发布时间：2012-07-18 09:05:34浏览：次

　　摘要：10KV系统的运行方式主要有两种：中性点不接地方式（即小电流接地系统）和中性点经小电阻接地方式。迅速判定单相接地故障线路是配网保护的关键问题。本文对10KV系统的小电流接地选线功能、原理及处理方法作了简要介绍，同时对配电网采用小电阻接地方式出现的问题及处理方法作了分析。
　　关键词：中性点不接地，小电流接地选线，经小电阻接地，单相接地故障
　　
　　1、关于10KV中性点不接地系统单相接地故障的分析及处理方法
　　1.1小电流接地系统的优点及存在的问题
　　采用中性点不接地的运行方式（即小电流接地系统）最大的优点是发生单相接地故障时，并不破坏系统电压的对称性，且故障电流值较小，系统可运行1-2h，不影响对用户的连续供电，这样能满足配网点多、面广、用户复杂的情况，提高供电可靠性。但长期运行，由于非故障的两相对地电压升高1.732倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。同时，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路并予以切除。
　　1.2最初处理10kv单相接地故障的选线方法
　　以前常规变电站最初处理10KV单相接地故障的选线方法是选用绝缘监察装置。利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，当发生单相接地故障时，开口三角形的二次端出现零序电压，电压继电器动作，发出系统接地故障的预告信号，再通过逐条线路接线监视零序电压有无，进一步判定故障线路。此方虽可保证正确性、投资小、接线简单、操作及维护方便，但速度较慢，影响了非故障线路的连续供电，不能满足对供电可靠性的要求。
　　1.3中性点不接地系统的小电流接地选线功能
　　10KV系统以架空线以及架空线和电缆的混合出线为主，单相接地故障机率较大，系统电容电流小，故采用中性点不接地方式。10KV系统采用集中式的微机小电流接地选线装置，我国从50年代末就开始研制小电流地自动选线装置，提出了多种选线的方法，并开发出相应的各种装置。以上装置的基本原理是当小电流系统发生单相接地时，故障线路零序电流等于非故障线路零序电流之和，原则上它是这组采样值最大的，但由于CT误差、采样误差、信号干扰以及线路长短差别悬殊，有可能在排序时排到第二、第三，一般不会超出前三个。所以第一步对所有采集到的电流排序，选出电流最大的前三条，采用的原理是相对值概念。第二步，在前三个信号里，采用相对相位概念即用电流之间的方向或电流和电压之间哪一个线路发生故障还是母线发生故障，相对的二次侧幅值可在1-1000mA之间变化。由于采用双重判据，而且使用的都是相对原理，克服了运行方式变化，接地电阻及线路长短的影响，并且不需整定。
　　10KV系统的小电流接地选线功能则由接于母线上的馈线保护装置和监控系统共同完成。当系统发生接地后,零序电压3UO抬高，由于各装置通过网络互联，信息可以共享，当系统感受到电压有突变且幅值超过10V时，由集中测量装置检出并向所有主站节点广播，并计算当前零序电压3U0及零序电流3I0向量。通过主站比较接在该母线上各线路零序电流基波或五次谐波幅值和方向的方法来判断接地点所在线路，从而使装置判断出故障所在，并分别向就地监控计算机及远方控制中心报告，通知维护人员及时处理故障点。
　　2、中性点经小电阻接地系统单相接地故障的分析及处理方法
　　2.110KV系统采用中性点经小电阻接地方式的原因
　　在电容电流大的配电网中发生单相接地时，故障电流较大，单相接地故障很容易发展为相间短路，特别是电缆发生单相接地时，其故障接地电弧无法自行熄灭，引起电弧周围绝缘被烧坏和间歇性弧光接地过电压，应尽快予以切断电缆，避免故障的扩大。如果不及时由继电保护切除故障，易发展为相间故障，甚至“火烧连营”。较大的接地电流，不仅威胁人身安全，而且干扰周围通讯，严重影响了供电的安全可靠性。可见，此时中性点不接地方式允许带接地故障运行的优点已不复存在。随着城乡电网改造及配电网的不断发展，电缆线路的比例逐年增加，10KV系统的电容电流已大大超过我国有关规程规定的允许按不接地方式运行的上限值，甚至个别变电站的10KV母线总的电容电流高达83安。
　　2.2中性点经小电阻接地方式发生单相接地故障时对保护的影响
　　采用小电阻接地出现故障直接跳闸方式对快速消除故障起到积极作用，但仍有少量10KV架空出线或电缆和架空混合出线，发生单相接地故障，造成三相跳闸的次数增加，影响了目前配电系统供电的连续性。据统计，这些单相接地故障有90%以上是瞬时性故障。通常在馈线故障停电以后进行巡线检查时没有发现明显的故障点，经1-2h后馈线试送电成功。故对10KV馈线这一类单相接地瞬时性故障，如果在馈线中投入三相一次重合闸功能，能大大提高馈线供电的连续性，但应考虑到以下问题：
　　A、为了防止变电站10KV馈线近端短路造成主变线圈损坏或断路器事故，必须设置电流速断保护闭锁重合闸的方式。
　　B、对于电缆和架空混合线路，可以考虑采用安全性较高的单相接地故障三相一次重合闸方案，此时故障线路的断路器开断和重合的短路电流主要是由单相接地故障时10KV中性点的电压和中性点16Ω电阻所确定的阻性电流（在设计中电阻的选择使得阻性电流远大于容性电流），约为400A。
　　C、一些远离变电站的10KV开闭所，如果短路电流较小，也可以考虑采用开关位置不对应重合闸方式。
　　针对以上问题，对原有变电站进行10KV中性点经16Ω电阻接地改造的同时对站内的10KV馈线三相一次重合闸的逻辑作了改进，使微机保护具有3种重合闸方式的功能；
　　（1）单相接地重合闸：单相接地启动重合闸，其它故障不重合。
　　（2）速断闭锁重合闸：电流速断保护闭锁重合闸。
　　（3）不对应重合闸：开关位置不对应启动重合闸。
　　3、结束语
　　随着城乡工业的快速发展，用电负荷的逐年大增，线路长度不断增加，同时农村电网改造力度加大，电缆线路越来越多，10KV线路电容电流也将随着增大。10KV中性点不接地系统运行远期将逐步改造为中性点经小电阻接地方式。