摘 要：小電流接地系統(tǒng)發(fā)生電網(wǎng)單相接地時會基于接地選線裝置對現(xiàn)場變電設(shè)備所產(chǎn)生數(shù)據(jù)進行分析，診斷提出可能存在的瞬間接地故障與永久性接地故障。本文簡要分析了小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相短時接地故障時對架空線路各變電設(shè)備所產(chǎn)生的影響，并引入接地重合閘技術(shù)，希望快速消除變電設(shè)備故障，提高電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng)；單相接地；短時接地故障；接地重合閘技術(shù)

在我國，絕大部分地區(qū)配電網(wǎng)都采用的是小電流接地系統(tǒng)，但由其系統(tǒng)所引發(fā)的配電網(wǎng)單相接地故障概率相當(dāng)之高。該故障一旦發(fā)生，由于配電網(wǎng)內(nèi)變電設(shè)備沒有構(gòu)成短路回路，故障電流就會變小，系統(tǒng)依然能夠保持三相任對稱狀態(tài)而帶故障運行一段時間。不過如果長時間帶單相接地故障運行就很容易出現(xiàn)變電設(shè)備及系統(tǒng)的過電壓嚴(yán)重故障，直接促使故障擴大（例如短路故障），影響變電設(shè)備安全。

1 小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的基本特征及對變電設(shè)備的影響分析

小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時一般呈現(xiàn)兩種特征狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)特征狀態(tài)與暫態(tài)特征狀態(tài)，本文主要分析后者。單相接地故障的暫態(tài)特征就是指小電流接地系統(tǒng)在接地故障發(fā)生瞬間，其故障的暫態(tài)量大幅度超過穩(wěn)態(tài)量，此時變電設(shè)備的故障電容電流可以被視為是多電流之和，如圖1。

如圖1，其中“→”符號就表示變電設(shè)備故障相變壓突然下降而引發(fā)設(shè)備瞬間放電電容電流，其所放出電流會體現(xiàn)出較高的震蕩頻率（最高可達(dá)上千赫茲），而且它的衰減速度也會非常之快。此時，放電電容電流的主要震蕩頻率與衰減速度應(yīng)該取決于小電流接地系統(tǒng)中變電設(shè)備的實際阻抗參數(shù)，也包括變電設(shè)備的接地電阻與故障點具體位置。另一方面，變電設(shè)備在非故障相變壓瞬間上升過程中會引發(fā)大量充電電容電流，這些電流會經(jīng)過電源形成回路，并使得回路存在較大電感。所以在這種狀況下，變電設(shè)備的電流震蕩頻率會表現(xiàn)為較低水平，它的衰減速度也會隨之減慢。架空電路變電設(shè)備電感偏大但電容較小，整個線路呈現(xiàn)感性狀態(tài)，能夠滿足電阻R<2這一條件，它的單相接地故障點故障電流也滿足迅速衰減特征，可以被視為是短時接地故障。如果此時的振蕩頻率在300～1500Hz范圍內(nèi)，按照電力線路的基本性質(zhì)，電纜線路的電感會偏小而電容會偏大，線路呈現(xiàn)容性狀態(tài)，這與架空電路變電設(shè)備恰好相反。所以電力線路此時擁有更短的暫態(tài)過程，但振蕩頻率偏高，能夠達(dá)到1500～3000Hz范圍。了解小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時的短時接地故障，是為了明確其對架空電路變電設(shè)備的具體影響，為隨后引入接地重合閘技術(shù)，消除變電設(shè)備故障做好前期鋪墊[1]。

2 接地重合閘技術(shù)引入小電流接地系統(tǒng)的實踐意義分析

由上文介紹也可以見得，小電流接地系統(tǒng)在單相接地短時接地故障發(fā)生時，對電力系統(tǒng)變電設(shè)備的影響是很大的，因此應(yīng)該考慮引入接地重合閘技術(shù)來快速消除故障，穩(wěn)定小電流接地系統(tǒng)及變電設(shè)備運行狀態(tài)。

2.1 接地重合閘技術(shù)

接地重合閘技術(shù)所主要應(yīng)對的就是架空線路變電設(shè)備的單相短時接地故障，這些故障多由雷電引起。采用該技術(shù)能夠提升架空線路變電設(shè)備的整體安全性，降低停電損失，對自動恢復(fù)整個小電流接地系統(tǒng)，確保其始終保持安全穩(wěn)定運行狀態(tài)也有極大幫助?？紤]到小電流接地系統(tǒng)的變壓器等級范圍（3kV～66kV），接地重合閘不會經(jīng)過系統(tǒng)中的這些電壓等級線路。以10kV等級電網(wǎng)為例，它的小電流接地系統(tǒng)電力出現(xiàn)均以配電出線為主，所以一旦發(fā)生單相短時接地故障，變壓器接地故障電流不會很大，接地重合閘也不會對系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊。根據(jù)過往實踐檢測的數(shù)據(jù)顯示，如果變壓器及架空線路沒有出現(xiàn)絕緣破壞，那它們的短時接地絕緣恢復(fù)能力會比預(yù)計效果更好。因此如果發(fā)生單相短時接地故障，應(yīng)該先考慮跳開線路，熄滅電弧，稍等片刻架空線路的故障點絕緣能力就會有所恢復(fù)。在這里，接地重合閘技術(shù)能夠有效排除小電流接地系統(tǒng)中所存在的單相電弧接地故障。

2.2 技術(shù)引入實踐意義

現(xiàn)在我國許多地區(qū)都會為小電流接地系統(tǒng)引入這種接地重合閘技術(shù)，其目的就是為了給予電力系統(tǒng)及變電設(shè)備在單相短時接地故障時一定的技術(shù)支持，快速解決故障問題。具體來講，它的實踐意義及優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩點。首先，接地重合閘技術(shù)能有效提高電網(wǎng)運行及變電設(shè)備運行可靠性，如果小電流接地系統(tǒng)的單相接地電弧能持續(xù)較長時間，它就很容易引發(fā)弧光過電壓及線路絕緣破壞現(xiàn)象，嚴(yán)重時還可能發(fā)展成為單向永久性接地故障，引發(fā)架空線路及變電設(shè)備的大型事故。在這里，接地重合閘技術(shù)所能實現(xiàn)的作用就是有效縮短電弧持續(xù)時間，確保變電設(shè)備穩(wěn)定運行，提高供配電系統(tǒng)的安全可靠性。再一方面，接地重合閘技術(shù)也非常適用于消弧線圈接地系統(tǒng)，因為消弧線圈的普遍整定補償位置為15%過補償處，此時如果小電流接地系統(tǒng)偏大，當(dāng)他發(fā)生單相短時接地故障時，接地殘余電流也會很大，這就間接增加了接地電弧的熄滅難度。為此，采用接地重合閘技術(shù)能夠很好應(yīng)付接地殘余電流，保證變電設(shè)備斷開線路時處于零電流與零電壓狀態(tài)，如此就能快速恢復(fù)故障點絕緣強度，徹底熄滅接地電弧[2]。

3 小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相短時接地故障的解決方案

在小電流接地系統(tǒng)的常規(guī)運行過程中，為了避免單相短時接地故障，可以考慮基于接地重合閘技術(shù)來設(shè)計故障解決方案，保證變電設(shè)備及架空線路安全。具體來講，要首先選定一個時間定值，該時間定值主要根據(jù)實際電網(wǎng)狀況而靈活選取，保證單相短時接地故障維持時間始終大于接地重合閘啟動時間。當(dāng)故障發(fā)生過程中，主要依據(jù)小電流接地選線裝置來明確選線結(jié)果，如果故障發(fā)生時間大于時間定值，則接地重合閘裝置就會向接地故障線路發(fā)送跳閘信號以起到故障報警作用。如果跳閘回路接收到跳閘信號，該信號就會馬上作用于故障線路跳閘，經(jīng)過約1s時間延遲后自動啟動接地重合閘回路。在1s延遲時間內(nèi)，小電流接地系統(tǒng)也會對變電設(shè)備進行監(jiān)測，而接地重合閘也會對所有故障短路跳閘，此時就表示故障問題已被解決，可判斷消弧成功。如果接地重合閘判斷不成功，則證明該線路依然存在故障，這很可能是由于變電設(shè)備出現(xiàn)了永久性故障，應(yīng)該選擇另行處理。另外，考慮到接地重合閘技術(shù)一般作用于單相短時接地故障的短路故障方面，所以在接地重合閘技術(shù)實施過程中，應(yīng)該只針對短時接地故障大于定值時間狀態(tài)下才啟動接地重合閘，這也是為了保證接地重合閘與架空線路及變電設(shè)備的速斷保護不會產(chǎn)生沖突[3]。

4 總結(jié)

本文主要介紹了小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相短時接地故障時對架空線路，尤其是對變電設(shè)備的實際影響。同時引入了接地重合閘技術(shù)，明確了其技術(shù)引入實踐意義，并圍繞該技術(shù)設(shè)計單相短時接地故障解決方案，證明了它對于解決短時接地故障、徹底熄滅接地電弧方面的技術(shù)優(yōu)勢性，它應(yīng)該成為未來小電流接地系統(tǒng)運行改善、安全性提升變電設(shè)備有效保護的有力措施。

參考文獻

[1]吳昌設(shè)，朱金鳳，陸千毅等.試析小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線研究[J].卷宗，2016（5）：566-566，567.

[2]陳博博，屈衛(wèi)鋒，楊宏宇等.小電流接地系統(tǒng)單相接地綜合電弧模型與選線方法的研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2016，44（16）：1-7.

[3]聶鳳歧.電力線路過電流保護及自動重合閘技術(shù)[J].電子世界，2014（12）：34-34.

作者簡介：劉國宇（1988，10-），男，漢族，畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)，大學(xué)本科雙學(xué)士，助理工程師。