零序有功選線與消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障處理

從零序有功選線的基本原理出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)的分析，闡述了作為線性變換的對(duì)稱分量法用于分析具有很強(qiáng)非線性過程的單相接地故障的局限性。在客觀地分析了零序有功選線的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種實(shí)用的單相接地故障事故處理方法。
關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng)；零序有功功率；單相接地故障

Fault line detecting with zero sequence active power and optimization of single phase grounding fault disposing process about neutral grounding via arc extinguishing coil system

XUE jin-wa

( Lanzhou Petrochemical Company of Gansu Province, Lanzhou 730060, China )

Abstract: Combining analysis of practical data with the basic principle of fault line selection based on zero sequence active power, the localization of symmetry component method as a linear transform when it is used in analysis of single phase grounding fault which has very strong non-linear process is expatiated. Basing on impersonally analysis about strongpoint and shortcoming of fault line detecting with zero sequence active power, an applied method about single phase grounding fault disposing is motioned.
Keywords: neutral indirectly grounding system , zero sequence active power , Single phase grounding fault , optimization

0 引言
在我國，6KV-66KV系統(tǒng)廣泛采用小電流接地方式。特別地，當(dāng)系統(tǒng)零序電流大于一定值時(shí)，采用消弧線圈接地系統(tǒng)。消弧線圈的介入對(duì)減小接地點(diǎn)的電流起到了很大的作用，為接地故障處理爭取到了寶貴的時(shí)間。同時(shí)，消弧線圈的介入對(duì)小電流接地系統(tǒng)的接地保護(hù)配合造成了空前的困難。面對(duì)這種情況，如何處理好系統(tǒng)接地故障，保證配電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行是擺在運(yùn)行人員面前的一個(gè)大問題。
在目前很多6KV、10KV和35KV系統(tǒng)中，廣泛采用“零序有功功率最大”原理的選線裝置。過去的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：這種選線裝置的選線正確率很低。特別是在消弧線圈接地系統(tǒng)中，由于消弧線圈的介入，使之有惡化的趨勢。面對(duì)這種情況，如何正確、快速地處理單相接地故障成為配電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行的一個(gè)瓶頸。本文通過對(duì)零序有功選線原理的充分認(rèn)識(shí)，從技術(shù)和管理兩個(gè)方面著手，提出了一套比較可行的辦法。

1對(duì)零序有功選線原理的討論
1.1 原理簡介
如圖1所示為一中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。在回路N的C相有一接地故障。

零序有功選線原理認(rèn)為：當(dāng)回路N發(fā)生單相接地故障時(shí)，在故障點(diǎn)處出現(xiàn)了參數(shù)不對(duì)稱。如果對(duì)故障點(diǎn)處的狀態(tài)量進(jìn)行對(duì)稱分量分解，既把故障點(diǎn)處的電壓、電流量進(jìn)行對(duì)稱分量分解，則故障點(diǎn)處的壯態(tài)量可以表示為三個(gè)對(duì)稱分量的疊加。這樣，在系統(tǒng)非故障點(diǎn)的參數(shù)完全對(duì)稱的情況下，系統(tǒng)可以解耦為三個(gè)對(duì)稱系統(tǒng)的綜合。既：正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。各個(gè)系統(tǒng)可以進(jìn)行獨(dú)立的計(jì)算。因此，對(duì)于零序系統(tǒng)而言，只有在故障點(diǎn)處存在一個(gè)零序電壓源，該電壓源從系統(tǒng)吸收能量，然后注入到零序系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)、各支路。而不存在別的任何電源。所以，故障回路成為各正?；芈妨阈蚰芰康奶峁┓?，因此，對(duì)于零序有功而言，故障回路的零序有功功率為最大。這就是零序有功選線原理的理論基礎(chǔ)。
1.2 對(duì)零序有功選線原理的質(zhì)疑
1)對(duì)于目前的零序有功選線裝置，在故障初期的很短時(shí)間內(nèi)完成了數(shù)據(jù)采樣(例：某公司生產(chǎn)的有功選線裝置設(shè)定為0.5s)即在與消弧線圈串聯(lián)或并聯(lián)的阻尼電阻被短接之前完成了數(shù)據(jù)采樣。而在這一段時(shí)間之內(nèi)，正是弧光電阻非線性變化最為嚴(yán)重的時(shí)期。這樣，作為建立在線性變化基礎(chǔ)上的對(duì)稱分量法是否能夠很好地作為這一非線性時(shí)期的線性近似？簡單的說，這一時(shí)期內(nèi)運(yùn)用對(duì)稱分量法是否合理？
2) 對(duì)稱分量法運(yùn)用的前提條件是除故障點(diǎn)外系統(tǒng)各處的參數(shù)完全對(duì)稱，這樣正序、負(fù)序和零序之間才能解耦。而實(shí)際上系統(tǒng)各回路各相對(duì)地的絕緣電阻是不相等的，所以對(duì)于有功功率而言，正序、負(fù)序和零序之間并不解耦，換句話說，正序電壓也會(huì)產(chǎn)生零序電流。因此，流過故障回路的零序電流不單單是零序電壓作用的結(jié)果。所以，由零序電壓和零序電流計(jì)算而得的零序有功功率直接受到正序和負(fù)序電壓的干擾，這可能是故障回路零序有功功率并非最大的原因之一。
1.3 對(duì)于目前使用的零序有功選線系統(tǒng)的可利用點(diǎn)
在目前的消弧線圈接地系統(tǒng)中，為了防止諧振過電壓，都要在消弧線圈系統(tǒng)中串聯(lián)或并聯(lián)一個(gè)阻尼電阻。這個(gè)阻尼電阻對(duì)零序有功選線原理的保護(hù)配合是有利的。因?yàn)?，在故障條件下，在阻尼電阻上要消耗大量的零序有功功率。這個(gè)零序有功功率不會(huì)受正序和負(fù)序的影響，它純粹是零序電壓作用的結(jié)果，這個(gè)零序有功功率流經(jīng)故障回路大大地增加了故障回路零序有功功率的值。這對(duì)零序有功選線方法是有利的。

2 接地故障處理過程的優(yōu)化
基于以上的分析，我們可以得出兩個(gè)啟發(fā)性的結(jié)論：第一， 由于正序電壓和負(fù)序電壓的干擾以及非線性的影響，故障回路的零序有功功率不一定是最大的；第二， 由于阻尼電阻的作用，故障回路的零序有功功率不可能太小。 這對(duì)接地故障處理過程的優(yōu)化提供了可能。
2.1 技術(shù)上的優(yōu)化
對(duì)故障情況下各回路按照零序有功功率從大到小進(jìn)行排序，以零序有功功率最大的回路優(yōu)先級(jí)別最高，其余類推。
2.2 對(duì)管理上的一點(diǎn)建議
在事故情況下，從事中壓配電工作的運(yùn)行人員應(yīng)該做為一個(gè)整體出現(xiàn)，而不是各自為陣。實(shí)現(xiàn)人員合理分配，統(tǒng)一調(diào)度，多點(diǎn)同時(shí)操作。確保能夠快速、高效地排除故障。

3 現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析
表1所示為過去一年中某一6KV系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)的數(shù)據(jù)匯總。

由六次故障的數(shù)據(jù)可以看出，零序有功選線裝置僅有兩次正確選線，選線準(zhǔn)確率僅為33%左右。并且這兩次正確選線都是在故障點(diǎn)平穩(wěn)接地、在事故處理過程中平穩(wěn)操作的情況下，故障由II段轉(zhuǎn)移至I段時(shí)出現(xiàn)的。真正在弧光電阻條件下選線準(zhǔn)確的沒有一次。而故障回路的零序有功功率進(jìn)入前三位的概率為83%左右，這就是說，當(dāng)我們把故障回路的范圍放在零序有功功率最大的前三個(gè)回路上時(shí)，有80%以上的故障可以快速地得到排除。如果事故處理過程的管理比較得當(dāng)，在聯(lián)系一次并聯(lián)的條件下排除接地故障的概率在80%以上。

4 結(jié)論
目前小電流接地系統(tǒng)中普便采用的零序有功選線裝置存在較大的局限性，選線正確率很低，但 如果把范圍放大一點(diǎn)，最大限度地利用現(xiàn)有的裝置所能得到的數(shù)據(jù)，采用合理的管理，解決單相接地故障處理的這個(gè)瓶頸問題是可能的。