處理小電流接地故障的新思路

中低壓配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)，一般采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，稱為小電流接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，盡管故障分量不大，但由于其他兩相對(duì)地電壓升為線電壓，在沒(méi)有消弧線圈的情況下，如果發(fā)生間歇性弧光接地，由于中性點(diǎn)沒(méi)有電荷釋放通路，會(huì)引起過(guò)電壓，系統(tǒng)絕緣受到威脅，容易發(fā)展為相間短路。因此，及時(shí)對(duì)接地線路采取隔離措施很重要，現(xiàn)在的變電站對(duì)這種接地故障，都采取了不同手段的選線措施。為此在已有選線措施的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合其他技術(shù)對(duì)接地故障處理措施進(jìn)一步優(yōu)化，使故障造成的停電影響降到最低。

1重合閘技術(shù)的應(yīng)用

重合閘技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在所有電壓等級(jí)的架空線路保護(hù)中，運(yùn)行實(shí)踐表明，重合閘技術(shù)對(duì)提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，以及供電可靠性都起到不可忽視的作用。那么是否可以將重合閘技術(shù)引入到小接地故障處理中呢？

首先需要分析接地故障的時(shí)間分布情況，根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，架空線路絕大多數(shù)故障是瞬時(shí)故障，連續(xù)記錄到的接地故障錄波報(bào)告中，340次接地故障的錄波記錄中有2次是直接的永久性接地故障，另有2次是電弧接地發(fā)展為相間接地，其余的336次均沒(méi)有發(fā)展為永久性故障，占全部故障的98。82。在336次瞬時(shí)故障中，有101次超過(guò)2s，有24次超過(guò)10s，最長(zhǎng)的一次持續(xù)時(shí)間達(dá)到5min。

不妨將上面的統(tǒng)計(jì)情況分成兩個(gè)處理區(qū)段，A區(qū)段的故障持續(xù)時(shí)間很短，電弧可以很快自動(dòng)熄滅，甚至小接地選線裝置還沒(méi)有發(fā)出試跳命令，故障已經(jīng)消失。

B類型接地故障有一定持續(xù)時(shí)間，這種故障大多數(shù)情況下可以自行熄滅，但在某種情況下，電弧還有一定的頑固性，有的持續(xù)10s以上。其中B2類根本就是永久性故障，無(wú)法自行消除。

由上面的統(tǒng)計(jì)可得到如下結(jié)論：A類故障不需要重合閘，因?yàn)檫€沒(méi)有等到選線措施起作用，它已經(jīng)自行消失，甚至連選線措施都不需要。

而B(niǎo)1類型故障因?yàn)橛幸欢ǔ掷m(xù)時(shí)間，所以在故障還未消除時(shí)，采取措施切除故障使接地點(diǎn)的電弧熄滅，然后再合上開(kāi)關(guān)即可繼續(xù)正常運(yùn)行。假設(shè)選線裝置可以在1s內(nèi)選出故障線路，且選跳成功，然后經(jīng)過(guò)1s再重合開(kāi)關(guān)成功，那么就相當(dāng)于使得3～300s的接地故障在2s內(nèi)得到解決，而由此縮短了接地電弧的持續(xù)時(shí)間，也就減少了弧光諧振和由接地電弧發(fā)展為相間故障的概率，對(duì)配電網(wǎng)的可靠運(yùn)行有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

B2類型故障屬于永久性故障，重合閘后故障依然存在。可以在接地選線裝置中，設(shè)置2次跳閘來(lái)隔離故障。

綜上所述，在選線裝置中增加一個(gè)重合閘環(huán)節(jié)，就可以使得所有選線裝置動(dòng)作的情況下，40％以上的故障強(qiáng)度減弱。對(duì)于B0類型故障，客觀地說(shuō)因?yàn)檫x線試跳和重合閘的短暫停電，對(duì)故障消除的意義不大，實(shí)踐中可以調(diào)整選線試跳時(shí)間和重合閘時(shí)間加以優(yōu)化。對(duì)于B2類型故障，經(jīng)過(guò)重合閘依然存在，那么可以提醒運(yùn)行人員，線路中確定存在永久性接地故障。

重合閘技術(shù)對(duì)接地故障的意義在于，與選線技術(shù)配合，及時(shí)熄滅接地電弧，在瞬時(shí)性故障情況，重合閘成功后饋線繼續(xù)供電，可提高供電可靠性。那么對(duì)于永久性接地故障情況下，又如何縮小故障帶來(lái)的負(fù)面影響，提高供電可靠性呢？

2饋線自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

饋線自動(dòng)化技術(shù)是配電自動(dòng)化領(lǐng)域的一部分，在設(shè)有饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的配電網(wǎng)中，每條饋電線路都被分成若干個(gè)線路段，段與段之間用饋線分段開(kāi)關(guān)相連，而饋電線路對(duì)側(cè)又往往與另一變電站相連，對(duì)于兩側(cè)都有電源的饋電線路，一般都在線路中某個(gè)分段開(kāi)關(guān)處，斷開(kāi)形成單側(cè)供電的情形，如圖1所示。

基于配電網(wǎng)絡(luò)的這一特點(diǎn)，就可以通過(guò)某種手段將故障區(qū)段找到，從而減小由于故障造成的停電損失。以電壓重合型饋線系統(tǒng)為例，具體實(shí)現(xiàn)途徑如下。

在每個(gè)分段開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的重合裝置上，配置如下的功能；當(dāng)分段開(kāi)關(guān)兩側(cè)均無(wú)壓時(shí)，可以延時(shí)跳閘，分段開(kāi)關(guān)一側(cè)有壓，另一側(cè)無(wú)壓時(shí)經(jīng)延時(shí)合閘（即恢復(fù)性合閘），合閘瞬時(shí)監(jiān)測(cè)到故障分量，立即跳閘并閉鎖再次合閘。當(dāng)線路中C段發(fā)生永久性接地故障時(shí)，線路的斷路器經(jīng)選線跳閘和重合閘后，零序電壓依然存在，于是斷路器再次被跳開(kāi)，此時(shí)線路中A、B、C、D線段失壓，于是：

t1延時(shí)后，a、b、c三個(gè)分段開(kāi)關(guān)因各自重合裝置兩側(cè)失壓而跳開(kāi)。

t2延時(shí)后，由配電自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)令合上線路出口斷路器，線路沒(méi)有出現(xiàn)零序電壓。

t3延時(shí)后，a處重合裝置合上相應(yīng)分段開(kāi)關(guān)線路，沒(méi)有出現(xiàn)零序電壓。

t4延時(shí)后，b處重合裝置合上相應(yīng)分段開(kāi)關(guān)線路，出現(xiàn)零序電壓，b處分段開(kāi)關(guān)立即跳閘。至此，已經(jīng)使整個(gè)配電線路中未發(fā)生故障的區(qū)段恢復(fù)供電，而發(fā)生故障的C區(qū)段也得到隔離。而D區(qū)段中在因?yàn)闊o(wú)故障，d處的重合裝置因?yàn)閱蝹?cè)有壓，在t5延時(shí)后，也可以合閘繼續(xù)供電。

由上面的故障處理流程不難看出，用饋線自動(dòng)化技術(shù)處理永久性故障的關(guān)鍵因素，在于每個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間的配合，首先，每個(gè)重合裝置因開(kāi)關(guān)兩側(cè)均無(wú)壓而自行跳閘脫扣的時(shí)間，要大于重合閘時(shí)間(trc)，而從線路出口到線路中段的恢復(fù)性合閘時(shí)間需要呈遞進(jìn)式循序合閘，即t4>t3>t2>t1>trc，反過(guò)來(lái)，由于C段失電而需要d處重合裝置重合的時(shí)間，則需要從對(duì)側(cè)變電站的出口開(kāi)關(guān)處遞推得到，這就需要重合裝置能夠識(shí)別其恢復(fù)性重合閘的方向，進(jìn)而確定其合閘的時(shí)間。目前智能型重合裝置，可以通過(guò)電壓判據(jù)，方便地解決這個(gè)問(wèn)題。在具有通訊功能重合閘上實(shí)現(xiàn)該功能時(shí)，則可以實(shí)時(shí)地將各個(gè)重合裝置所采集的電氣特征傳給配電總站，由配電總站統(tǒng)一指揮各個(gè)重合裝置的動(dòng)作。結(jié)合選線技術(shù)、重合閘技術(shù)對(duì)接地故障的處理流程如圖2所示。

3結(jié)束語(yǔ)

既然發(fā)生小電流接地故障時(shí)，線路可以運(yùn)行一段時(shí)間，但不超過(guò)2h，也就是說(shuō)，發(fā)生故障的線路遲早需要停電檢修，不如在一發(fā)生故障時(shí)，就主動(dòng)跳開(kāi)斷路器并重合閘，人為幫助其滅弧消除故障，這樣有助于縮短故障持續(xù)時(shí)間，減小故障對(duì)系統(tǒng)的危害。如果確實(shí)發(fā)生了永久性接地故障，跳閘并重合閘不能奏效時(shí)，則應(yīng)通過(guò)饋線自動(dòng)化技術(shù)找到故障所在，并保證線路正常區(qū)段正常運(yùn)行。因此，按照選線-跳閘-重合-隔離故障的思路，處理小接地故障問(wèn)題，可以減小故障對(duì)系統(tǒng)的危害，并可以減少因故障造成停電的后果。同時(shí)在現(xiàn)代的智能型選線設(shè)備和智能型饋線自動(dòng)化基礎(chǔ)上，能夠方便地得到實(shí)現(xiàn)。