小电流接地系统

分享了配网接地故障精准识别技术与应用的相关内容。介绍了我国配网中性点接地方式的划分；配网发生单相接地故障时，不同过渡电阻对接地电流、中性点电压、相电压等物理量的计算及影响；北京丹华昊博电力科技有限公司在小电流接地系统、小电阻接地系统，高过渡电阻接地故障的选线原理介绍及选线应用探索。

本次演讲主要介绍河南公司关于配电线路单相接地故障处理的全流程管控，涉及内容包括单相接地故障处理的背景介绍、站内外设备选型、保护定值配置以及供电服务接地工单闭环管控等。河南公司变电站以中性点不接地和中性点经消弧线圈接地方式为主，郑州市区少部分线路采用中性点低电阻接地方式，本次演讲主要介绍小电流接地系统的单相接地故障处理流程。

介绍了中性点接地方式、小电流接地系统故障特征与选线原理、小电流接地选线配置原则与应用要点、单相接地现场测试及应用情况。

电力电缆及附件

课程针对目前小电流接地系统接地故障判别准确率提升需求，提出将录波数据作为接地故障判别的“金标准”，将就地判别、波形轮廓特征集中判别和录波波形集中比较三种方式相结合，实现基于分布式录波和过程分析的接地故障准确判别，并对现有暂态录波型故障指示器的采样精度、录波频率、启动方式和录波时长等关键项给出提升建议。

本项目在详细分析集中式母线弧光保护存在的缺点基础上，提出了一种分散型智能弧光保护系统，可以区分故障位置，兼具母线和开关柜保护功能。并根据中性点接地方式不同，细化成为具有电流和电压闭锁判据的两种方案。本项目研究开发的分散型智能弧光保护系统，解决了现有的集中式弧光保护可靠性低的问题。该系统能区分母线故障和开关柜故障，兼有母线保护和馈线保护的功能，能够快速切除低压母线及馈线故障。并具有电流闭锁和电压闭锁两种判据，可以由控制宇实现自由投退，可以灵活适应大电流和小电流接地系统，尤其解决了小电流接地系统下单相短路故障发生放弧时电流闭锁方式下弧光保护不能快速动作的问题，将故障消除的放电初期，减轻设备损坏程度。另外，保护装置可以进一步集成现有综保装置的功能，从而形成具有弧光保护功能的低压保护，可以完全取代现有综保装置，减少装置投资，降低施工难度，可以广泛应用于改造站和新建站。国网电科院验证中心对装置进行了委托试验，试验结果表明保护动作正确，运行可靠，达到了预期的设计目标。并分别在湖南省110kV花果园变电站和220kV叶于冲变电站投入运行，截止到日前已近一年时间，现场运行情况良好。项目成果的推广应用，降低了变电站低压侧近区短路对变压器的冲击，减少了开关柜爆炸及烧毁的事故，进一步提升了变电站的运维技术水平，提高了电网的安全稳定运行及供电可靠性，解决了因低压母线故障造成的设备损坏带来的修复时间较长的问题，并有效降低了设备修复成本。

小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在哪一条线路上。 80年代后期，华北电力大学杨以涵教授首先提出了群体比幅比相选线技术，并研制出了国内第一台选线装置。我公司与华北电力大学共同研制生产的“KA2003系列小电流接地电网单相接地故障选线装置”，是华北电力大学杨以涵教授“小电流接地选线课题组”近二十年来的技术积淀与结晶。该成果已通过国家电力公司组织的鉴定，选线装置已获得实用新型专利，并已申报国家发明专利。

电网三相电压不平衡问题在东北电网66kV系统乃至全国电力行业都普遍存在。项目组对国网蒙东、辽宁、吉林电网和用户进行调研，其中存在三相电压不平衡问题的占比83%。以蒙东电网为例，不平衡的66kV系统约占85%，电压偏差最高可达7.00kV(企标要求不超过3.8kV).目前系统内普遍采用提高消弧线圈档位、增加系统补偿的的方法来缓解三相电压不平衡的问题，但无法从根本上解决。同时该方法次生灾害明显：单相接地时，由于系统补偿度过高、残流过大，接地点极易发生电弧重燃，扩大事故范围。行业内部缺少成熟技术来解决该问题。 本项目针对小电流接地系统三相电压不平衡原因进行研究，并研制出全国首台首套-一基于电压源的主动零序电压控制装置。该装置主要由接地选线消弧装置（具有三相不平衡有源调节与柔性熄弧功能）、柔性电压源构成。该装置主要针对东北电网66kV系统进行研发，但具有极强的普适性，可推广至所有小电流接地系统，对于5kV电压等级也同样适用。 经济效益方面，相电压长期不平衡较大，会击穿设备绝缘，损坏设备；单相接地时电弧过大导致相间跳闸，线路停电，增加电力设备运行维护成本，还会引起重要工业用户重大经济损失。装置可以解决上述问题，保证电网和用户经济效益。经过网站查询以及业内横向对比，尚无有效技术和装置能彻底解决此类问题。该装置能够解决生产实际问题，提高电能质量，降低系统损耗，填补了国内小电流接地系统相电压偏移治理领域的空白，推动了行业进步。

随着电网快速发展，徐州电网35kV及以下电压等级线路达到1000多条，覆盖市郊三千多平方公里，当前农、配电网线路故障绝大多数为单相接地故障，该故障每年发生数百起，特别是在夏季大风和暴雨等恶劣天气下，更是故障频发(单相接地故障月均发生次数曲线如图1所示)，如不尽快处置，会引起电网绝缘薄弱环节被击穿、危及设备和人身安全，若发展成相间短路，会扩大事故范围、影响用户供电，同时弧光接地还会引起全系统过电压，造成设备烧毁、爆炸，破坏系统安全运行。 虽然部分地区配备了自动选线装置用于发生单相接地故障时故障自动隔离，然而由于农、配网特殊的接线方式,接地故障电流较小，加之消弧线圈自动投入等原因，故障特征量很难被检测到，严重降低了这种自动选线装置的准确性，无法实现推广应用。 传统单相接地故障处理方法农、配电网单相接地故障时，传统故障查找主要依靠监控人员远方“人工拉路”，即通过调度员确定的拉路序列，由监控员人工拉合线路开关逐条排除故障。然而，人工拉合操作效率较低，单条线路就需要调度员下令、进入间隔图、开关解锁、人工监护等过程，如图2所示，传统人工拉路故障处置法平均单条线路耗时3.2min，平均整站故障查找时间约37min,执行效率低、查找速度慢、用户停电时间长。 传统故障处置方法在确定拉路序列时依赖人工经验判断，机械而被动，准确率低，部分变电站35kV ( 10kV)出线达数十条，在极端情况下，几乎把所有线路都拉完才找到故障线路，且需要两名监控员相互配合操作1h以上，拉路效率低、停电范围广，同时也限制了其他监控业务的正常进行。