胡志杰

摘 要：該文重點(diǎn)講述了電力系統(tǒng)的接地方式及選線方法，重點(diǎn)解決目前企事業(yè)單位日益突出的電力系統(tǒng)接地故障及事故擴(kuò)大化的問(wèn)題。為工程技術(shù)人員在選擇接地方式及選線方法上提供依據(jù)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式的選擇是個(gè)復(fù)雜綜合的技術(shù)性難題。需要考慮電纜設(shè)備的絕緣水平、電壓等級(jí)，系統(tǒng)的繼電保護(hù)、選線設(shè)備，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

關(guān)鍵詞：接地系統(tǒng) 選線 管理

中圖分類號(hào)：TM863 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（a）-0038-02

電力系統(tǒng)按照故障時(shí)接地電流的大小可分為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)。大電流接地系統(tǒng)包括直接接地系統(tǒng)和小電阻接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)包括中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、大電阻接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的方式有高電阻接地、中電阻接地、低電阻接地等三種方式。這三種電阻接地方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)具體情況選定。按照實(shí)際應(yīng)用效果這里我們只介紹小電阻接地和大電阻接地系統(tǒng)。

目前10 kV電力系統(tǒng)中，一般采用中性點(diǎn)不接地，或者經(jīng)過(guò)小電阻或者消弧線圈等間接接地。目前電力系統(tǒng)的選線方式按照選線過(guò)程中采集接地信號(hào)的暫態(tài)信息和穩(wěn)態(tài)信息，選線方法可分為暫態(tài)選線和穩(wěn)態(tài)選線。按照目前選線方法的實(shí)際應(yīng)用效果，實(shí)際選線方法一般采取穩(wěn)態(tài)選線法。我們也僅對(duì)穩(wěn)態(tài)選線法進(jìn)行分析。

1 常用電力系統(tǒng)接地方式

（1）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地是目前普遍采用的接地方式。其最大的特點(diǎn)是利用電感補(bǔ)償了接地故障時(shí)的接地容性電流，從而使接地殘留電流很?。ㄒ话阋?guī)定10 A以下）導(dǎo)致電弧熄滅，實(shí)現(xiàn)消弧的目的。同時(shí)由于消弧線圈的存在，起到限制故障線路相電壓恢復(fù)速度，限制了最大恢復(fù)電壓，這樣也就使電弧無(wú)法從新燃燒，實(shí)現(xiàn)徹底滅弧。接地起弧就從電流、電壓兩個(gè)方面考慮，控制住這兩個(gè)因素就實(shí)現(xiàn)了滅弧，也就避免了弧光過(guò)電壓，防止了電力系統(tǒng)接地故障的擴(kuò)大化。由于單相接地電流很小所以并沒(méi)有破壞原有的三相平衡，只是中性點(diǎn)的偏移，所以帶電設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行（規(guī)程規(guī)定可運(yùn)行1～2 h）。消弧線圈接地系統(tǒng)對(duì)提高電網(wǎng)的可靠運(yùn)行，防止人身觸電方面有巨大優(yōu)勢(shì)。

但在目前消弧線圈接地系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)實(shí)中，事故層出不窮，并且一旦出現(xiàn)接地事故，將進(jìn)一步擴(kuò)大，最終演變成大范圍停電事故，電纜拉弧起火。造成上述事故的根本原因是消弧線圈接地系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提要求很苛刻。目前城市與企業(yè)供電電網(wǎng)大都采用電纜布線方式，并且由于供電線路越來(lái)越長(zhǎng)，造成電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)對(duì)地容性電流也很大。消弧線圈系統(tǒng)為充分滅弧，避免在事故時(shí)因倒閘操作造成的諧振過(guò)電壓就必須采用過(guò)補(bǔ)償。隨著電網(wǎng)容量及結(jié)構(gòu)的改變要求消弧線圈系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償能力。而單相接地故障時(shí)并非都是金屬性接地，造成消弧線圈接地系統(tǒng)頻繁動(dòng)作補(bǔ)償很難達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)?，F(xiàn)實(shí)中由于接地故障多樣性，很多時(shí)候接地電流補(bǔ)償?shù)?～8 A還不能熄滅電弧。而消弧線圈接地系統(tǒng)恰好在架空線路接地系統(tǒng)中表現(xiàn)突出，對(duì)大容量、復(fù)雜供電系統(tǒng)顯然吃不消。同時(shí)它本身針對(duì)選線還有致命的缺陷。由于采用過(guò)補(bǔ)償形式，發(fā)生單相接地時(shí)通過(guò)接地故障線路的電流為補(bǔ)償后的感性電流，方向由母線流向線路滯后零序電壓90°，大小由于補(bǔ)償后殘留很小所以故障相與非故障相的零序電壓和零序電流在方向和大小上基本一致。導(dǎo)致采用零序電流、零序功率的選線方法失效。所以在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)一次選出很多線路，無(wú)法給操作人員提供依據(jù)，影響故障消除時(shí)間，最終導(dǎo)致事故擴(kuò)大化。

（2）中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)小電阻接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)小電阻接地系統(tǒng)近年有很多應(yīng)用實(shí)例，具體分析可與直接接地系統(tǒng)對(duì)比。以單相接地故障為例，發(fā)生故障時(shí)非故障相電壓升高較小，從而對(duì)電纜及用電設(shè)備的絕緣要求可以降低。但故障相接地電流較大，必須采取措施限制接地電流，斷開(kāi)故障線路。中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)小電阻接地系統(tǒng)由于不存在消弧線圈補(bǔ)償，可采用零序電流互感器檢測(cè)，由于流過(guò)故障線路的電流較大造成零序過(guò)流保護(hù)靈敏度很高。目前保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可以控制到毫秒級(jí)，由于它采用切斷故障線路來(lái)消除故障，因此，即使發(fā)生短暫接地故障也會(huì)動(dòng)作并跳閘，造成供電的可靠性降低。但它確保靈敏性、選擇性的接地保護(hù)得以實(shí)現(xiàn)，幷能減小弧光接地過(guò)電壓出現(xiàn)的危險(xiǎn)性。

（3）中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)高阻接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地由于電阻為耗能原件，并且可以看作與系統(tǒng)對(duì)地電容并聯(lián)運(yùn)行。在發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流有較大的電阻分量故對(duì)限制接地電流及故障點(diǎn)消弧消諧有一定優(yōu)越性，從而避免諧振過(guò)電壓和間歇起弧的發(fā)生。從選線排除故障的角度考慮，它在選線的可靠性、選擇性上具有消弧線圈系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)越性。主要由于單相接地時(shí)，接地電流是系統(tǒng)容性電流與電阻電流的矢量和，相位上接近90°。利用零序互感器進(jìn)行選線時(shí)能夠準(zhǔn)確地選出故障點(diǎn)，給操作人員提供排除故障點(diǎn)的準(zhǔn)確依據(jù)。同時(shí)由于經(jīng)高阻接地，限制了接地電流可使故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行2 h，給操作人員提供消除故障的時(shí)間，同時(shí)減少了接地電流產(chǎn)生的電動(dòng)力和熱效應(yīng)。降低接地故障點(diǎn)人員遭受電擊的風(fēng)險(xiǎn)。

高阻接地系統(tǒng)能夠滅弧規(guī)范要求接地電流10 A以下，而在實(shí)際應(yīng)用中很多時(shí)候接地電流達(dá)到7～8 A時(shí)電弧仍沒(méi)有熄滅，從而限制了系統(tǒng)的容量。當(dāng)接地容性電流大于10 A時(shí)，一般認(rèn)為不適合采用高阻接系統(tǒng)。在當(dāng)今城市市政配電網(wǎng)及大型生產(chǎn)企業(yè)一般采用電力電纜進(jìn)行配電，由于系統(tǒng)運(yùn)行方式的日益復(fù)雜和系統(tǒng)容量增加，造成目前系統(tǒng)容性接地電流很大，一般可達(dá)70～80 A甚至更高。故限制高阻接地系統(tǒng)在目前10 kV電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2 選線方式

該文僅從單相接地穩(wěn)態(tài)選線的角度進(jìn)行分析，目前應(yīng)用比較實(shí)用的方法主要有穩(wěn)態(tài)零序電流比較法、零序功率法、殘留增量法、高頻信號(hào)注入法等。下面針對(duì)應(yīng)用較典型的穩(wěn)態(tài)零序電流比較法和高頻信號(hào)注入法進(jìn)行介紹。

穩(wěn)態(tài)零序電流比較法一般僅在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中應(yīng)用，并有良好的應(yīng)用效果。主要是在線路上加裝零序電流互感器，并加裝相應(yīng)的檢測(cè)傳輸設(shè)備。當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用流過(guò)故障線路零序電流數(shù)值等于全系統(tǒng)非故障線路的對(duì)地電容之和。此時(shí)只有故障線路上零序電流最大。同時(shí)故障線路上零序電流方向與非故障線路零序電流方向相差180°。利用零序電流的方向和大小來(lái)選出故障線路。零序電流選線法不適用于線路出現(xiàn)諧振和拉弧現(xiàn)象的情況，由于此時(shí)沒(méi)有穩(wěn)定的電流出現(xiàn)。

高頻信號(hào)注入法是小電流選線方法中的一個(gè)比較另類的方法，也是一種針對(duì)接地故障量分析的一種突破。它利用接地故障時(shí)，接地故障線路電壓互感器二次側(cè)電流為零。此時(shí)從電壓互感器二次側(cè)向線路注入一個(gè)高頻電流信號(hào)。該信號(hào)通過(guò)線路、線路故障接地點(diǎn)、大地返回。通過(guò)檢測(cè)、追蹤高頻信號(hào)來(lái)判斷故障線路。但此種方法由于接地故障時(shí)存在各種諧波干擾源，對(duì)注入信號(hào)的容量有一定的要求，而電壓互感器的容量又限制了注入信號(hào)。所以此方法有一定的局限性。

上述這些方法都有其應(yīng)用的局限性，這里介紹一種新的選線原理。電力系統(tǒng)采用不接地運(yùn)行方式，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)由于不存在消弧線圈補(bǔ)償，系統(tǒng)可以利用零序互感器準(zhǔn)確選出故障相，此時(shí)利用快速開(kāi)關(guān)快速將故障相金屬性接地，由于故障點(diǎn)電流基本減少為零，所以可以快速滅弧。這時(shí)通過(guò)接地開(kāi)關(guān)的電流為所有線路對(duì)地容性電流。此時(shí)可以配合消弧線圈控制系統(tǒng)使用投入運(yùn)行降低接地電流。由于線路基本選出，操作人員可進(jìn)一步確認(rèn)采取措施。此方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中取得良好效果。

3 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)接地方式不能輕易改變，應(yīng)根據(jù)電壓等級(jí)、運(yùn)行方式、保護(hù)方式、現(xiàn)有保護(hù)設(shè)備、設(shè)備運(yùn)行的可靠性來(lái)綜合確定。每種接地方式和選線方法都有其應(yīng)用的局限性和適用范圍。只有正確理解其科學(xué)原理， 并認(rèn)真運(yùn)用到實(shí)際的電力系統(tǒng)，才能保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃炳洪.電力變壓器常見(jiàn)缺陷及其處理[J].高壓電器，2003，39（1）：76-78.

[2] 王虎一.提高變配電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性研究與應(yīng)用[J].硅谷，2012（19）：66.