小電流單相接地：

單相接地故障一般是指高壓交流電三相中的其中任意相由于絕緣層損傷方式的短路故障，主要是高壓弧光電弧放電擊穿絕緣保護(hù)層引起的故障。

我國(guó)配電網(wǎng)供電線(xiàn)路80% 是采用中性點(diǎn)不接地與消弧線(xiàn)圈接地（稱(chēng)為小電流接地）方式。中性點(diǎn)不接地有利于瞬時(shí)性接地故障電弧自行熄滅，減少跳閘率，提高供電可靠性；

單相接地間歇性電弧放電是絕緣薄弱環(huán)節(jié)形成閃絡(luò)放電，2000度電弧溫度可以將瞬時(shí)破壞絕緣，造成相間短路或者損害電氣設(shè)備。消弧線(xiàn)圈的作用破壞了接地故障特征，消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償作用下產(chǎn)生感性電流進(jìn)入接地發(fā)生線(xiàn)路。變電站母線(xiàn)通往故障點(diǎn)，路徑上故障零序電流的特征會(huì)被破壞。

配網(wǎng)系統(tǒng)越來(lái)越多地引進(jìn)電纜線(xiàn)路，線(xiàn)路電流流量持續(xù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致消弧線(xiàn)圈容量變小，間歇性弧光接地過(guò)電壓持續(xù)變大，使得消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到理想的接地效果，在這種情況下則需要研究出一種全新的接地方式，小電阻接地系統(tǒng)正在被推廣和使用。中性點(diǎn)接地電阻、線(xiàn)路對(duì)地電容形成一個(gè)回路，能夠?qū)?yīng)放出電容電荷。因?yàn)殡娮鑼儆诟吣芎脑O(shè)備，能夠有效控制諧振過(guò)電壓、間歇性電弧過(guò)電壓。線(xiàn)路單相接地過(guò)程中，中性點(diǎn)要經(jīng)過(guò)小電阻接地，中性點(diǎn)的電位則低于相電壓，從而積極地控制非故障相電壓。接地電弧熄滅，殘留的零序電荷則可以從中性點(diǎn)電阻線(xiàn)路釋放出去。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，途徑接地點(diǎn)的電流則可以開(kāi)啟零序保護(hù)，從而有效地阻斷線(xiàn)路。系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障，接地點(diǎn)和曲折變中性點(diǎn)之間形成電流通路，繼電保護(hù)設(shè)備采用零序電流可以高效、精準(zhǔn)地定位故障，從而在第一時(shí)間來(lái)切掉故障，使得單相故障維持穩(wěn)定，不會(huì)繼續(xù)上升為相間故障，控制了由于拉路查找而出現(xiàn)的操作過(guò)電壓，即便操作人員不小心高壓觸電，因?yàn)樾‰娮杞拥叵到y(tǒng)具備高效切除電源的能力，也不會(huì)發(fā)生人身安全問(wèn)題。

一、小電流接地故障選線(xiàn)準(zhǔn)確定位必要性

1、當(dāng)設(shè)備檢測(cè)到小電流接地故障后，在沒(méi)有形成更加嚴(yán)重的事故前沒(méi)有必要立刻跳閘，這樣不至于馬上中斷電網(wǎng)供電，從而提高了連續(xù)供電的可靠性。電纜局部放電的能量很小，通常不影響電纜短期的絕緣強(qiáng)度。但是長(zhǎng)期存在著局部放電，即可以緩慢損壞絕緣，日積月累，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。

此外受化學(xué)性質(zhì)決定，交聯(lián)聚乙烯絕緣的電纜耐局部放電的性能較差，長(zhǎng)時(shí)間的局部放電會(huì)加速其絕緣劣化，最終使其發(fā)生故障。

2、在準(zhǔn)確選擇出接地故障線(xiàn)路的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)故障線(xiàn)路自動(dòng)定位故障信息立即報(bào)警，最大程度保留供電區(qū)域。

3、大部分單相接地故障是間歇性弧光接地?；」饨拥剡^(guò)電壓又稱(chēng)間隙性弧光接地過(guò)電壓，當(dāng)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相間隙性弧光接地故障時(shí)，由于不穩(wěn)定的間歇性電弧多次不斷的熄滅和重燃，在故障相和非故障相的電感電容回路上會(huì)引起高頻振蕩過(guò)電壓，非故障相的過(guò)電壓幅值一般可達(dá)3.15～3.5倍相電壓，這種過(guò)電壓是由于系統(tǒng)對(duì)地電容上電荷多次不斷的積累和重新再分配形成的。

單相弧光接地的過(guò)電壓瞬時(shí)幅值最大可以達(dá)到20.4KV。如果弧光接地在接地點(diǎn)造成弧光間隙性反復(fù)燃燒。單獨(dú)依靠零序互感器很難檢測(cè)出間歇性弧光接地故障。

4、技術(shù)需求痛點(diǎn)和疑問(wèn)

現(xiàn)有接地故障選線(xiàn)保護(hù)主要采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式下的零序電流保護(hù)或中性點(diǎn)非有效接地方式下的小電流接地選線(xiàn)保護(hù)，在面臨高阻、間歇性等故障時(shí)，仍存在選線(xiàn)準(zhǔn)確率差，無(wú)法有效隔離故障，存在巨大安全隱患。

尋求解決方案： 提高故障判斷準(zhǔn)確率，

采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式下的零序電流保護(hù)

中性點(diǎn)非有效接地方式下的小電流接地選線(xiàn)保護(hù)

二、接地故障檢測(cè)中性點(diǎn)方式選擇

1、小電流接地方式

小電流接地方式(小電流接地、非有效接地）的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)生瞬時(shí)性接地故障時(shí)能夠自動(dòng)熄弧，接地電流很小，短時(shí)間2-3小時(shí)不影響供電，連續(xù)供電可靠性強(qiáng)。

缺點(diǎn)則是接地故障檢測(cè)與繼電保護(hù)技術(shù)較復(fù)雜，在發(fā)生間歇性燃弧故障時(shí)非故障相電壓可達(dá)正常運(yùn)行電壓的3倍以上。特別是在高阻接地情況下，接地故障電容電流非常小不易察覺(jué)，絕緣層的損傷不能及時(shí)恢復(fù)。

2、大電流接地方式

大電流接地方式(小電阻接地、有效接地）易于實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)與繼電保護(hù)速斷配合一致，發(fā)生單相接地故障時(shí)不存在由于非故障相電壓升高造成的過(guò)電壓危害；零序電壓瞬時(shí)升高2-5倍。缺點(diǎn)是不利于提高供電可靠性，發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)也會(huì)跳閘。國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均表明，架空網(wǎng)絡(luò)采用大電流接地方式跳閘率比小電流接地方式增加約50%，接地故障電流大，設(shè)備損毀率高。

3、單相接地故障選線(xiàn)精度差、誤差大

1）小電流方式下中性點(diǎn)非有效接地方式下的小電流接地選線(xiàn)保護(hù)，在面臨高阻、間歇性等故障時(shí)，仍存在選線(xiàn)準(zhǔn)確率差，無(wú)法有效隔離故障，存在巨大安全隱患。

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的弧光接地過(guò)電壓，空載線(xiàn)路的合閘過(guò)電壓，空載線(xiàn)路、空載母線(xiàn)和電容器分閘時(shí)的開(kāi)斷電容負(fù)載過(guò)電壓，空載變壓器、電抗器和電動(dòng)機(jī)分閘時(shí)的開(kāi)斷電感負(fù)載過(guò)電壓。

2）中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式下的零序電流保護(hù)，在面臨高阻、間歇性等故障時(shí)，仍存在選線(xiàn)準(zhǔn)確率差。

單項(xiàng)接地故障都為弧光接地和間歇性接地。故障電流表現(xiàn)出零序電流值小、信號(hào)不穩(wěn)定，故障點(diǎn)難以維持穩(wěn)定的故障零序電流故障信號(hào)難以監(jiān)測(cè)和捕捉。單相接地后由于非故障相對(duì)地電壓升高(全接地時(shí)升至線(xiàn)電壓值)，系統(tǒng)中的絕緣薄弱點(diǎn)可能擊穿，造成短路故障。

零序保護(hù)整定計(jì)算中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地電容電流數(shù)值很小，一般在1~10A之間，經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地后更小，但很多工程的零序CT經(jīng)常選擇通用變比（50/1居多），這樣計(jì)算出的零序保護(hù)動(dòng)作電流值時(shí)就非常小，甚至小于微機(jī)保護(hù)最小允許整定值0.02A，這么小的定值，正常運(yùn)行時(shí)非常容易受到各種電磁干擾而導(dǎo)致誤動(dòng)。

4、精準(zhǔn)識(shí)別小電流單相接地故障

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，故障線(xiàn)路的零序電壓超前零序電流90°，無(wú)功功率由線(xiàn)路流向母線(xiàn)，而健全線(xiàn)路與此相反（負(fù)序檢測(cè)），據(jù)此可選擇故障線(xiàn)路。成套設(shè)備是具有中性點(diǎn)接地（方式）故障檢測(cè)裝置，系統(tǒng)性地解決了小電流和小電阻接地系統(tǒng)跳閘率高、諧振接地系統(tǒng)選線(xiàn)困難等問(wèn)題，通過(guò)分類(lèi)處理瞬時(shí)性接地和永久性接地兩種故障，很好的保證了供電可靠性和安全性。

1）、發(fā)生單項(xiàng)接地故障時(shí)，早期的接地故障電流比較小。而且受故障點(diǎn)接地電阻等多種因素的影響，接地電流無(wú)法精確的計(jì)算。

2）、接地故障狀態(tài)不穩(wěn)定。單項(xiàng)接地故障都為弧光接地和間歇性接地。故障電流信號(hào)不穩(wěn)定，故障點(diǎn)難以維持穩(wěn)定的故障零序電流故障信號(hào)難以監(jiān)測(cè)和捕捉。

3）、消弧線(xiàn)圈的作用破壞了接地故障特征，消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償作用下產(chǎn)生感性電流 進(jìn)入接地發(fā)生線(xiàn)路。變電站母線(xiàn)通往故障點(diǎn)，路徑上故障零序電流的特征會(huì)被破壞。

4）、檢測(cè)設(shè)備受限制，現(xiàn)場(chǎng)互感器和傳感器，變比精度和信號(hào)噪聲的影響，難以檢測(cè)到有效的接地故障信號(hào)。誤報(bào)誤動(dòng)。

5、單相接地故障處理系統(tǒng)

配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障十分頻繁，由于配網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨混雜、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)單相接地故障特征不明顯和接地狀態(tài)不穩(wěn)，短路阻抗變化大，暫態(tài)故障電流不穩(wěn)定，故障電流很小等原因，配網(wǎng)接地故障選線(xiàn)是繼電保護(hù)領(lǐng)域研究的難點(diǎn)。

1）消弧線(xiàn)圈接地方式

當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用消弧線(xiàn)圈的電感電流補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流，使故障點(diǎn)的接地電流（即殘流）小于電弧支撐電流，系統(tǒng)可以帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，對(duì)于瞬時(shí)接地故障不會(huì)啟動(dòng)線(xiàn)路跳閘，供電可靠性較高。

但消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)在原理上增加了故障選線(xiàn)的難度，難以快速切除故障。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地隸屬于中性點(diǎn)不接地方式，其實(shí)就是電抗線(xiàn)圈。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時(shí)，接地點(diǎn)相電流屬于容性電流。裝設(shè)消弧線(xiàn)圈后，發(fā)生一相接地時(shí)，接地點(diǎn)接地相電流中增加了一個(gè)感性電流分量，它和裝設(shè)前的容性電流相抵消，減小了接地點(diǎn)的電流，使得接地點(diǎn)電弧易于自行熄滅，提高了供電可靠性。

2）接地選線(xiàn)裝置

消弧線(xiàn)圈并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)主要由接地變壓器、消弧線(xiàn)圈及其調(diào)節(jié)裝置、小電阻的阻值調(diào)節(jié)及其投切裝置、控制裝置、PT和CT等組成。中性點(diǎn)不接地情況下要改進(jìn)靠多次拉閘選線(xiàn)的方法。

3）接地故障處理系統(tǒng)

新型接地故障處理系統(tǒng)，具有精準(zhǔn)判斷、熄弧、選線(xiàn)、跳閘、故障定位功能、信息傳輸?shù)?。集成消弧設(shè)備、接地小電阻、動(dòng)態(tài)信號(hào)源、通信系統(tǒng)、智能控制單元，優(yōu)化各種功能的算法和邏輯組合，擴(kuò)展裝置功能、實(shí)現(xiàn)故障精確定位，完善整體性能指標(biāo)。

4）能精準(zhǔn)檢測(cè)接地故障成套開(kāi)關(guān)

新型成套設(shè)備是具有異常接地故障下繼電保護(hù)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備的智能化和一體化，以保證配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

6、改進(jìn)零序互感器

小電流接地系統(tǒng)故障判斷優(yōu)化方案，最終實(shí)現(xiàn)故障管控模式的統(tǒng)一，即實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自愈控制。中性點(diǎn)小電阻（2 Ω -50 Ω ）中電阻（ 100—200 歐）是為提高選線(xiàn)準(zhǔn)確率，也就是通過(guò)減小阻抗--增大接地點(diǎn)阻性電流讓選線(xiàn)裝置容易捕捉，這樣做的壞處是破壞了消弧線(xiàn)圈的“保護(hù)”，比如原來(lái)補(bǔ)償保護(hù)后電流只有5安，那么并聯(lián)中電阻后可能幾十安，那么故障接地點(diǎn)將更加不安全，間歇性弧光有可能很快導(dǎo)致鄰相被擊穿，導(dǎo)致短路而發(fā)生停電事故。

7、成套設(shè)備終端DTU 內(nèi)嵌接地故障指示器

開(kāi)展就近快速隔離小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的實(shí)踐，

檢測(cè)方法，選線(xiàn)定位，快速隔離單相接地故障。

三、配網(wǎng)自動(dòng)化成套設(shè)備

配網(wǎng)自動(dòng)化成套設(shè)備（Automation）是指電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備在系統(tǒng)或過(guò)程中在沒(méi)有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過(guò)對(duì)單相接地故障的自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)的過(guò)程。

通常用于電氣設(shè)備的保護(hù)控制裝置。提供預(yù)先的動(dòng)作參數(shù)整定自動(dòng)去完成規(guī)定的動(dòng)作，裝置會(huì)嚴(yán)格按照程序邏輯順序執(zhí)行。10kVSF6全絕緣斷路器柜自動(dòng)化成套設(shè)備智能化、小型化、高安全性和可靠性能集成一體，也就是最終研發(fā)出新一代一二設(shè)備相融合的電網(wǎng)智能裝備。

現(xiàn)有接地故障選線(xiàn)保護(hù)主要采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式下的零序電流保護(hù)或中性點(diǎn)非有效接地方式下的小電流接地選線(xiàn)保護(hù)，在面臨高阻、間歇性等故障時(shí)，仍存在選線(xiàn)準(zhǔn)確率差，無(wú)法有效隔離故障，存在巨大安全隱患。當(dāng)高阻接地達(dá)到1000歐姆以上時(shí)，裝置動(dòng)作可靠率80%；裝置動(dòng)作后選線(xiàn)準(zhǔn)確率90%。故障檢測(cè)精度差開(kāi)關(guān)拒動(dòng)誤動(dòng)率高，導(dǎo)致配電網(wǎng)安全可靠性降低。

從配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)入手合理的選擇中性點(diǎn)接地方式，開(kāi)展成套設(shè)備技術(shù)研究，開(kāi)展小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線(xiàn)方法的研究，進(jìn)一步提高單相接地故障選線(xiàn)的準(zhǔn)確率。

采用小電流接地系統(tǒng)的地區(qū)要配置永久性接地故障線(xiàn)段判別與隔離裝置。國(guó)家電網(wǎng)正在修訂的《配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定變電站要安裝可靠的選線(xiàn)裝置，在10s內(nèi)切除永久性的接地故障。在小電流接地配電網(wǎng)中，消弧線(xiàn)圈將接地電流降至只有幾個(gè)安培，盡管有利于熄弧，但也使故障線(xiàn)路的工頻零序電流往往小于非故障線(xiàn)路的電流而且二者的相位也基本相同，故障線(xiàn)路工頻零序電流沒(méi)有了區(qū)別與非故障線(xiàn)路的特征，這對(duì)于單相接地故障檢測(cè)來(lái)說(shuō)正確選線(xiàn)是困難的。

10KV電力系統(tǒng)大多是小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流。故障點(diǎn)電弧經(jīng)過(guò)消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償感抗后可以自行熄滅，熄弧后接地點(diǎn)絕緣可自行恢復(fù)，能自動(dòng)清除單相接地故障。如果間歇性弧光不能熄滅，長(zhǎng)期帶電運(yùn)行會(huì)造成諧振過(guò)電壓，產(chǎn)生幾倍于正常的過(guò)電壓，過(guò)電壓將進(jìn)一步使線(xiàn)路上的絕緣層絕緣子擊穿，造成嚴(yán)重的相間短路事故。不管是哪種情況都必須要對(duì)故障點(diǎn)定位，隨后盡快安排維修故障點(diǎn)。單相接地故障發(fā)生后能維持運(yùn)行一定時(shí)間，因而大大提高了供電可靠性。

配電開(kāi)關(guān)的一二次成套設(shè)備的技術(shù)研發(fā)，是為了更好的規(guī)范配網(wǎng)主設(shè)備，保障建設(shè)過(guò)程中一二次同步建設(shè)投運(yùn)，避免后期的改造，對(duì)于縮短施工期、提高可靠性及運(yùn)維效率、簡(jiǎn)化招標(biāo)流程等具有重要意義。

中壓成套環(huán)網(wǎng)設(shè)備市場(chǎng)需求越來(lái)越大。多數(shù)用戶(hù)開(kāi)始習(xí)慣采用免維護(hù)、小型化的SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜，加裝FTU相關(guān)的電子化操控裝置，基本能夠?qū)崿F(xiàn)了配電房無(wú)人值班、環(huán)網(wǎng)供電，配電自動(dòng)化水平大大提高。中小電氣制造企業(yè)加快研制質(zhì)量可靠、價(jià)格適中的免維護(hù)、小型化、成套自動(dòng)化程度高的開(kāi)關(guān)設(shè)備。所以成套環(huán)網(wǎng)柜設(shè)備免維護(hù)、小型化、自動(dòng)化程度高是成套廠商今后的發(fā)展方向。

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