中性点非直接接地系统故障选线原理的发展与展望0侧铣刀

中性点非直接接地系统故障选线原理的发展与展望

中性点非直接接地系统故障选线原理的发展与展望 2011年12月10日 来源： 1　引言　　我国城乡的配电网中，主变中性点一般采取不接地(NUS)、经高值电阻(NRS)或经消弧线圈(NES)的接地方式。中性点以这类方式接地的电网，在发生单相接地故障时短路电流只能通过对地电容或阻抗形成小电流回路，被称为小电流接地系统。由于配电网主要是以架空裸线为主的辐射网，所以单相接地瞬时故障占配电网故障的绝大多数。在中性点非直接接地系统中，发生单相接地故障后，故障相对地电压降到极小，非故障相对地电压则将接近线电压，其对地电容电流也将相应增大［1］。这极易导致线路非故障相绝缘薄弱处发生对地击穿，造成两相接地短路。尤其是对于配网中越来越多的地下敷设电缆，虽然单相接地故障概率较低，但在这种情况下，则会发展为永久性相间故障。所以必须尽快捡出单相接地故障线路并断开，将危害减到最低。

2　国内外的研究现状　　最初的故障选线方法是逐条线路拉线监视零序电压有无，虽可保证正确性，但速度慢且对供电可靠性极为不利。后续提出的多种故障选线原理，按照所用电气量，可分为利用注入信号和故障信号两类。其中利用故障信号的方法又可分为利用故障信号稳态量和暂态量两类。

3　利用注入信号选线　　注入信号最早用于输电线路的故障测距。文献［2］提出通过检测注入信号的传输路径和特征实现故障选线、测距和定位。在母线PT二次侧加装一个高频(不同于电网中原有的谐波频率，如220Hz，便于滤波检测)电流信号源，在故障后通过PT向故障相注入高频电流信号。这样在PT一次侧中性接地点与故障接地点之间形成注入信号电流回路，该频率信号电流仅在接地故障线路中流通，非故障线路上则不存在。通过加装在出线处的信号电流探测器，检测各线路上有无注入的特定频率信号电流，便可查出接地线路。　　但是由于需要在每条线路上装设信号电流探测器，造成现场实现的复杂化。而且单相接地故障的接地电阻由于受接地介质和环境电压等诸多因素的影响，数值往往达到千欧级，造成信号电流阻抗角变小，容易产生测量和计算误差，造成误判。

4　利用故障信号稳态分量选线　　在中性点非直接接地系统中，一条线路出现单相接地故障，整个系统中都会出现零序电压和零序电流。母线PT二次开口三角绕组的电压为三倍零序电压，测量此处的零序电压即可在系统中构成绝缘监视装置，对故障选线装置发出启动信号。在所有的中性点非直接接地系统中，非故障线路始端的零序电流Ii0，为其自身对地电容电流IiC。当中性点不接地时，故障线路始端的零序电流If0，为所有非故障线路零序电流之和，而方向是自线路流向母线，即有当中性点经消弧线圈接地时，故障线路始端的零序电流If 0，为所有非故障线路零序电流与消弧线圈电感电流Inl之和，方向是自母线流向线路，即有这是为了保证在系统运行方式改变时对电容电流仍能有效补偿，消弧线圈一般采用过补偿度为5％～10％的过补偿方式所致。但是这样进行补偿以后，故障线路与非故障线路的零序电流在幅值大小和方向上的差异都不明显了［1］。

4．1　零序电流幅值选线　　中性点不接地系统发生单相接地时，故障线路零序电流的幅值，等于非故障线路的对地电容电流和的幅值［1］。即有则在各线路长度接近的情况下，故障线路零序电流的幅值将大于任意一条线路(无论是否故障)的对地电容电流的幅值，即有由于线路对地电容电流的幅值可通过事先测得的线路对地电容与故障发生时测得的零序电压计算获得。所以对线路零序电流作群体幅值比较选出最大者［3，4］，或将线路零序电流与线路自身对地电容电流作幅值比较［5］，都可判定故障线路。但如果故障发生在系统中少数的特长线路上时，由于该线路对地电容较其他线路都大出许多，公式(4)、(5)将不能成立，使得零序电流幅值比较的判据失效。在中性点消弧线圈接地系统中，由于故障时消弧线圈的零序电感电流对系统电容电流进行补偿，也会出现这种情况。系统运行方式的改变和非金属性接地中过渡电阻的大小，会使线路对地电容电流无法确定。选线中所用的线路零序电流是从接在线路三相上的三只CT二次侧中线上取得的，由于三个CT传输特性的不同，将会产生CT不平衡电流。无故障状态下检测到的线路零序电流就是该线路三相CT上的不平衡电流，故障状态下检测到的线路零序电流是实际的线路零序电流与线路CT不平衡电流的叠加。所以使用零序电流选线都要面对测量精度的问题。　　为解决CT不平衡电流导致的误差，文献［6］中提出了如下方案：根据各线路零序电流与零序电压的相位关系，将同一线路故障前后的零序电流都投影到故障后故障线路零序电流方向上计算其投影值之差。其中最大的投影差若大于零，则可判定该线路即为故障线路，否则即为母线故障。这种方法通过故障前后电流相减的办法除去了零序电流测量值中三相CT不平衡电流造成的误差。其中零序电流在零序电压方向上的投影值，实际上就是零序电流幅值乘

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