Ground faulted line detection in smallcurrent grounding system
applied in automatic substations
KAN Tao,HAO Fang
(Qiqihar Electric Power Bureau,Qiqihar,Heilongjiang 161005,China)
Abstract：The function of ground faulted line detection in smallcurrent grounding system is important in integrated automation substations,and it will fail when used improperlyThis paper analyzes the principle of the ground faulted line detecting device in smallcurrent grounding system,and indicates matters needing attention in its connection in combination with the rich experience in engineering application
Keywords：smallcurrent grounding system; capacitive current; singlephase earth fault
我国电力系统中性点的运行方式主要有：中性点不接地，中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种，前两种接地系统称为“小电流接地系统”。在小电流接地系统中单相接地故障是最常见的，约占配电网故障的80%以上。单相接地时，由于故障电流小，使得故障选线较困难。常规变电所是靠绝缘监视装置发出信号，告知运行人员。然后由运行人员通过接在电压互感器二次相电压中表的量值来判断故障点。由于绝缘监视装置只能判断某一电压等级系统有接地，而不能指出故障点所在的线路，所以为了找出故障点，必须依次短时断开各条线路开关，再以自动重合闸恢复供电。这样，严重影响了供电的可靠性。
近年来，随着综合自动化设备在供电系统中的应用，对小电流接地选线已经能够做到：单相接地后可直接判断故障点所在线路。这样就为我们迅速查找故障点提供了可靠的保证。正确应用综合自动化设备中小电流接地选线功能，是一个值得研究和重视的问题。
1单相接地时中性点不接地系统的特点
中性点不接地系统正常运行时，各相对地电压是对称的，中性点对地电压为零，电网中无零序电压。
当系统出现单相接地故障时(假设线路3的W
从以上分析可得出如下结论：
a)中性点不接地系统发生单相接地后，电网中会出现零序电流和零序电压，零序电压大小等于电网正常工作时的相电压。
b)故障线路与非故障线路出现零序电流，故障线路零序电流
大小等于所有非接地线路零序电流之和，电容性无功功率的方向为线路流向母线；非故障线路零序电流大小等于本线路对地电容电流，其电容性无功功率的方向为母线流向线路。
c)非故障线路零序电流超前零序电压90°，故障线路的零序电流滞后零序电压90°，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流方向相反。
d)接地故障处电流的大小等于所有线路(包括故障线路和非故障线路)的接地电容电流的总和，并超前零序电压90°。
2小电流接地选线的原理
根据单相接地时中性点不接地系统的特点，目前选线装置主要基于零序功率方向原理，零序电流的幅值原理等。综合自动化变电所设备中(以四方公司设备为例)，小电流接地选线功能是由接于母线上的配出线保护(CSL216B )装置、开口三角电压监测点和主站共同完成的。当系统发生接地后，零序电压(3U0)抬高，装置感受到电压有突变且幅值超过10 V时，由集中测量(CS12A)装置检出向主站报送，再由主站向配出线的保护装置广播，并计算当前零序电压3U0及零序电流向量。再根据接在该母线上所有线路的零序电流的方向判断接地点所在线路，从而使装置判断出故障所在，并分别向就地监控计算机及远方控制中心报告，通知维护人员及时处理故障点。
目前，反零序电流有两种方法：一种是在配出线的线路安装用三相电流互感器构成的零序电流滤序器；另一种是在配出线的线路上安装专用的零序电流互感器。笔者认为：在装设有“V”型接线的保护条件下，采用加装V相电流互感器的方法较为适合(即由三相电流互感器构成零序电流滤序器的方式)，维护试验方便。最好在同一变电所采用同一种接线方式。如果在同一变电所或者同一条母线上既采用三相电流互感器的接线方式，又采用安装专用零序电流互感器的方式，那么一定要使零序电流互感器引出的极性相同，否则接地选线装置是不可能正确工作的。
3小电流接地选线的应用
当采用在配出线的线路上安装专用的零序电流互感器方式时，应注意以下几点：
a)零序电流互感器一般装在电缆头下方，零序电流互感器上方的电缆外皮接地线必须穿过零序电流互感器接地。零序电流互感器下方的电缆外皮接地线则不须穿过零序电流互感器，避免形成短路环,如图2。
b)支撑零序电流互感器的铁框架不应形成闭合框架。
c)所有配出线的零序电流互感器一、二次极性应核对正确。无论采用何种零序互感器，引出极性一定要统一。
d)零序电流互感器的变比选择要正确。
应当指出的是，采用综合自动化二次设备时，变电所的一、二次设备要整体考虑，否则会造成自动化设备不能正常工作。
例如某变电所，在10 kV小电流接地系统中，安装了一台中性点带有电感自动跟踪补偿装置的变压器，当单相接地时，自动跟踪补偿装置就会补偿接地时的容性电流，那么自动化设备就无法判断接地电流的流向了。所以变电所是否安装自动跟踪补偿装置，要根据变电所的实际接线方式来确定。并不是所有的变电所均需装设自动跟踪补偿装置。
《电力工程设计手册》中关于计算接地电流的公式为：
对于架空线路，式中 U为电网的线电压，单位为kV；L为同一电压
4小结
综合自动化变电所中，小电流接地选线是一项重要的功能，通过认真分析小电流接地选线装置的原理，并结合在工程应用上的许多经验，指出小电流接地选线应用上需注意的相关问题。并着重强调了变电所进行新建或改扩建时，对一、二次设备应进行综合考虑的问题。只有全面考虑了各种情况，才能使小电流接地选线功能正确发挥作用，达到正确选线的目的。
参考文献
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