配電網(wǎng)單相接地故障處理技術(shù)

配電網(wǎng)單相接地故障處理技術(shù)劉健陜西電力科學(xué)研究院總工程師教授，博士生導(dǎo)師，博士，SeniorMember,IEEE國(guó)家電網(wǎng)公司科技領(lǐng)軍人才、百千萬(wàn)人才工程國(guó)家級(jí)人選主要內(nèi)容外加信號(hào)法故障信號(hào)法單相接地定位綜合方法外加信號(hào)法：強(qiáng)注入法

弱注入法

故障信號(hào)法：故障穩(wěn)態(tài)信號(hào)法故障暫態(tài)信號(hào)法綜合方法：

配電網(wǎng)單相接地故障處理方法單相接地故障選線：各條線路之間特征比較單相接地故障定位：

各區(qū)域入點(diǎn)和出點(diǎn)特征比較

配電網(wǎng)單相接地故障判據(jù)外加信號(hào)法1“拉路法”：

利用接地故障線路拉閘后故障現(xiàn)象能夠消失的特點(diǎn)，選出故障線和實(shí)現(xiàn)單相接地故障的區(qū)域定位。

該方法必然會(huì)造成對(duì)非故障線的停電。外加信號(hào)法-1“S注入法”：在發(fā)生接地故障后，通過(guò)三相電壓互感器的中性點(diǎn)向接地線路注入特定頻率的交流電流信號(hào)，利用信號(hào)探測(cè)器檢測(cè)各饋線和饋線段的該信號(hào)，實(shí)現(xiàn)單相接地選線和定位。該方法利用處于不工作狀態(tài)的接地相PT注入信號(hào)，無(wú)需增加一次設(shè)備，也不會(huì)對(duì)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生不良影響，但是注入信號(hào)強(qiáng)度受電壓互感器容量影響，一般注入信號(hào)比較微弱，尤其在接地電阻較大或者接地點(diǎn)存在間歇性電弧時(shí)，檢測(cè)效果不佳。

改進(jìn)方法：“直流開(kāi)路、交流尋蹤”

（針對(duì)間歇性電弧，但不利于絕緣恢復(fù)）

外加信號(hào)法-2（弱注入法）注入變頻信號(hào)法：根據(jù)故障后位移電壓大小不同，而選擇向消弧線圈電壓互感器副邊注入諧振頻率恒流信號(hào)或是向故障相電壓互感器副邊注入頻率為70Hz恒流信號(hào)，然后監(jiān)視各出線上注入信號(hào)產(chǎn)生的零序電流功角、阻尼率的變化，比較各出線阻尼率的大小得出選線判據(jù)。外加信號(hào)法-3（強(qiáng)注入法）殘流增量法：在發(fā)生單相接地故障時(shí)，增大消弧線圈的失諧度增大相應(yīng)故障點(diǎn)的殘余電流，對(duì)比各條出線在消弧線圈換擋前后零序電流的變化量實(shí)現(xiàn)單相接地故障選線和區(qū)域定位。

靈敏度和可靠性較高，不受電流互感器等測(cè)量誤差影響，但是此方法需要增加專門(mén)的設(shè)備。

外加信號(hào)法-4（強(qiáng)注入法）中電阻并入法：在發(fā)生單相接地故障時(shí)，在中性點(diǎn)暫時(shí)并入中電阻，增大零序電流，實(shí)現(xiàn)單相接地故障選線和區(qū)域定位。

靈敏度和可靠性較高，但是需要增加專門(mén)的設(shè)備，且不利于瞬時(shí)性單相接地的處理。

外加信號(hào)法-5（強(qiáng)注入法）故障信號(hào)法2故障穩(wěn)態(tài)信號(hào)法2.1工頻零序電流比幅法：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，故障線路的零序電流在數(shù)值上等于所有非故障元件對(duì)地電容電流之和，通過(guò)比較各出線零序電流幅值的大小可以選線。在系統(tǒng)中某條配線很長(zhǎng)時(shí)，可能會(huì)誤判，且對(duì)消弧線圈接地系統(tǒng)，其選線能力將會(huì)大大降低，另外，此方法易受電流互感器不平衡，線路長(zhǎng)短、系統(tǒng)運(yùn)行方式及過(guò)渡電阻的影響，檢測(cè)靈敏度低?；诠收戏€(wěn)態(tài)信號(hào)的方法-1工頻零序電流比相法：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，故障線路零序電流從線路流到母線，健全線路零序電流從母線流到線路，兩者方向相反，據(jù)此可以進(jìn)行故障選線。這種方法在出線較短、零序電流較小時(shí)，相位判斷困難，另外受過(guò)渡電阻和不平衡電流的影響較大，也不適用于消弧線圈接地的系統(tǒng)運(yùn)行方式。。基于故障穩(wěn)態(tài)信號(hào)的方法-2諧波分量法：故障電流中存在著諧波信號(hào)，以5次諧波分量為主。由于消弧線圈是按照基波整定的，對(duì)5次諧波的補(bǔ)償作用可以忽略不計(jì)。判據(jù)：故障線路的5次諧波零序電流比非故障線路大并且方向相反。不受消弧線圈影響，但是故障電流中的5次諧波含量較?。?lt;10%），檢測(cè)靈敏度低。?；诠收戏€(wěn)態(tài)信號(hào)的方法-3零序電流有功分量法：由于線路的對(duì)地電導(dǎo)以及消弧線圈的電阻損耗，使得故障電流中含有有功分量。利用故障線路有功分量比非故障線路大且方向相反的特征構(gòu)成保護(hù)判據(jù)。

不受消弧線圈影響，但是由于故障電流中有功分量非常小且受線路三相參數(shù)不平衡的影響檢測(cè)靈敏度低，可靠性得不到保障。

為了提高靈敏度，采用瞬時(shí)在消弧線圈上并聯(lián)接地電阻的作法加大故障電流有功分量，但會(huì)使接地電流增大，加大對(duì)故障點(diǎn)絕緣的破壞?；诠收戏€(wěn)態(tài)信號(hào)的方法-4零序?qū)Ъ{法：利用各條線路零序電壓和零序電流計(jì)算出的測(cè)量導(dǎo)納構(gòu)成保護(hù)判據(jù)，即對(duì)于非故障線路，零序測(cè)量導(dǎo)納等于線路自身導(dǎo)納，電導(dǎo)和電納均為正數(shù)，對(duì)于故障線路，零序測(cè)量導(dǎo)納等于電源零序?qū)Ъ{與非故障線路零序?qū)Ъ{之和的負(fù)數(shù)。兩者在復(fù)導(dǎo)納平面中的范圍存在明顯界限，據(jù)此作為保護(hù)判據(jù)。

不受過(guò)渡電阻的影響，但過(guò)渡電阻較大時(shí)，電網(wǎng)的零序電壓和零序電流均很小，影響測(cè)量導(dǎo)納的測(cè)量精度。該方法對(duì)于接地點(diǎn)伴隨不穩(wěn)定間歇電弧的短路故障時(shí)幾乎失效?；诠收戏€(wěn)態(tài)信號(hào)的方法-5負(fù)序電流法：發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于負(fù)序電源阻抗比較小，故產(chǎn)生的負(fù)序電流大部分由故障點(diǎn)經(jīng)故障線路流向電源，非故障線路的負(fù)序電流相對(duì)很小。利用負(fù)序電流分布的這一特點(diǎn)構(gòu)成保護(hù)判據(jù)?？惯^(guò)渡電阻能力強(qiáng)，并且具有較強(qiáng)的抗弧光接地能力。但是系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)也會(huì)存在較大的負(fù)序電流，并且負(fù)序電流的獲取遠(yuǎn)不如零序電流的獲取簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。?；诠收戏€(wěn)態(tài)信號(hào)的方法-6故障暫態(tài)信號(hào)法2.2首半波法：基于故障發(fā)生在故障相電壓接近最大值附近這一假設(shè)，故障相電容電荷通過(guò)故障線路對(duì)故障點(diǎn)放電，使得故障線路單相接地電流的首半波和非故障線路的方向相反。

只適用于故障相電壓在峰值附近接地時(shí)，而對(duì)于電壓過(guò)零點(diǎn)附近接地的情形，首半波電流的暫態(tài)分量值很小，易引起誤判。此外，首半波極性關(guān)系正確的時(shí)間非常短（遠(yuǎn)小于暫態(tài)過(guò)程），且受線路結(jié)構(gòu)和參數(shù)影響，檢測(cè)可靠性較低。?；诠收蠒簯B(tài)信號(hào)的方法-1基于暫態(tài)特征頻段的方法：研究了健全線路與故障線路入端零序阻抗的相頻特性，并根據(jù)相頻特性將頻率分為不同區(qū)域，定義了線路首容性特征頻帶（SFB），在該頻帶內(nèi)，故障線路零序電流幅值最大，且非故障線路零序電流與故障線路零序電流極性相反，利用該頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流的這一特征構(gòu)成保護(hù)判據(jù)。

不受消弧線圈影響，但在故障過(guò)程中（尤其是間歇性電弧接地）中，故障線和健全線的方向參量的區(qū)別不是時(shí)時(shí)存在（有可能同時(shí)為0）。基于故障暫態(tài)信號(hào)的方法-2衰減直流分量法：通過(guò)故障發(fā)生在過(guò)零時(shí)刻時(shí)，高頻暫態(tài)分量小而衰減直流分量較大的特點(diǎn)構(gòu)成判據(jù)。對(duì)于非故障線路，流經(jīng)的零序電流中僅含有暫態(tài)電容電流分量，不含有電感電流分量，故沒(méi)有衰減直流分量；對(duì)于故障線路，流經(jīng)的零序電流主要是暫態(tài)電感電流，其衰減直流分量很大。該方法在電壓過(guò)零時(shí)具有很高的靈敏度，而當(dāng)電壓越是靠近峰值時(shí)靈敏度降低。基于故障暫態(tài)信號(hào)的方法-3參數(shù)識(shí)別法：配電網(wǎng)零序網(wǎng)絡(luò)在一定頻率下，在發(fā)生單相接地故障后，健全饋線和故障所在饋線的故障下游終端識(shí)別的電容為正，故障所在饋線的故障上游終端識(shí)別的電容為負(fù)，以此為依據(jù)進(jìn)行單相接地選線和定位。不受中性點(diǎn)接地方式、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、故障發(fā)生時(shí)刻、電弧間歇程度等因素影響，適用性、可靠性高?；诠收蠒簯B(tài)信號(hào)的方法-4相電流突變法：健全線路以及故障所在線路的故障下游的終端，同一點(diǎn)測(cè)得的三相突變電流相同。而故障所在線路的故障點(diǎn)上游的終端，兩健全相的突變電流相同，而與故障相在幅值和波形上都有很大差別，因?yàn)楹笳哌€含有故障點(diǎn)電流。利用此差異特征進(jìn)行單相接地選線和定位。不受中性點(diǎn)接地方式等因素影響，耐過(guò)渡電阻能力強(qiáng)。基于故障