小电流接地系统绝缘监察技术的应用与发展精密天平

小电流接地系统绝缘监察技术的应用与发展

小电流接地系统绝缘监察技术的应用与发展 2011年12月09日 来源： 我国广大的城乡配电网均属于小电流接地系统，即中性点不接地或经消弧线圈接地系统。该系统最大的优点是发生单相接地故障时，并不破坏系统线电压的对称性，系统可继续运行1～2h，运行人员务必在规定时间内判定出故障线路使之与系统隔离，以防止故障的进一步扩大。基于小电流接地系统发生单相接地故障时出现零序电流及零序电压的特点，通过检测不同的量就构成了技术特点不同的小电流接地系统绝缘监察装置。本文结合河源、东莞两地电网的实际应用对技术特点不同的小电流接地系统绝缘监察装置谈些认识，供同行参考。

1　小电流接地系统发生单相接地故障时的特点如下：

(1)故障相电压为0，未故障相对地电压升高到相电压的 3 倍，即等于线电压；各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡仍然保持；各相对地电压发生变化，电压最高相的下一相为接地相。

(2)非故障线路3I°的大小等于本线路的接地电容电流，其电容性的无功功率由母线指向线路；故障线路3I°的大小等于所有非故障线路的3I°之和，也就是所有非线路的接地电容电流之和，其电容性的无功功率由线路指向母线。

(3)非故障线路的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相位相差180°。

(4)接地故障处的电流大小等于所有线路(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°。

(5)电网除了基波零序电压、电流外，还存在谐波电压、电流，其中以3、5次谐波的分量较大，谐波电流的分布规律与基波零序电流的分布规律具有同样的特点。

小电流接地系统接地信号装置的分类：基于小电流接地系统发生单相接地时具有的特点，目前，小电流接地信号装置的设计判据主要有以下几种：1反映零序电压的大小；2反映工频电容电流的大小；3反映工频电容电流的方向；4反映零序电流有功分量；5反映接地时5次谐波分量；6反映接地故障电流暂态分量首半波。

2　利用三相五柱式电压互感器构成的绝缘监察装置

该装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，其一次线圈及主二次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形。接成星形的二次线圈供电给绝缘监察用的电压表，保护及测量仪表；接成开口三角形的二次线圈供电给绝缘监察继电器。正常情况下，系统三相电压对称，三相电压之和为零，开口三角两端电压接近于零，电压继电器不动作。当发生单相接地故障时，开口三角两端出现零序电压，电压继电器动作，发出预告信号。开口三角形每相绕组的额定电压为100/3V，单相接地时，开口三角两端出现的三倍相电压为100V。

这是目前农村配电网使用最多、最传统的绝缘监察装置，其优点是投资小，接线简单，操作及运行维护方便；其缺点是只发出系统接地的无选择性预告信号，不能确切判定发生接地的故障线路，运行人员需要通过拉路分割电网的方法来进一步判定故障线路，影响了非故障线路的连续供电。由于历史的原因，河源、东莞两地电网早期设计安装投运的35kV变电站及某些110kV变电站，均采用了这种绝缘监察装置；同样由于技术的进步，也反映出这种装置的局限性，甚至可以说该装置的优点是以牺牲非故障线路的供电可靠性为代价的。随着城乡经济的快速发展，外资项目的引进及一些高技术含量的加工企业的兴办，该种无选择性的绝缘监察装置已不适应于城乡经济对供电可靠性的要求。

3　基于比较各出线零序电流大小的小电流接地选线装置

在某一线路发生单相接地故障时，流过非故障线路的电容电流等于本线路的接地电容电流，流过故障线路的电容电流等于电网总电容电流减去本线路的电容电流。如果电网的线路总长度很长，总电容电流与每回线路的电容电流相差也很大，利用这一特点就构成了基于比较各出线零序电流大小的小电流接地选线保护装置。

使用该装置应注意下列问题：

(1)在发生接地故障的瞬间，瞬时电容电流的幅值很大，经工频的一个周波后，瞬时分量逐渐衰减。为使电流保护不致在瞬时过程情况下误动作，保护应带有20～30ms的延时。

(2)通常接地电容电流值是不大的，约为几安到十几安，而线路的负荷电流则很大，达几百安以上。因此在测量接地电容电流时，必须注意由负荷电流引起的电流互感器不平衡电流的影响。

(3)在辐射状电网中，该种装置在一定程度上可以获得应用，但在结构复杂的配网中，由于运行方式的变化和环网分流的作用，装置的灵敏性显得不足够。

(4)当中性点采用消弧线圈接地时，由于消弧线圈的补偿作用，流过接地故障点的残余电流值一般很小，此种情况下该装置不能应用。

(5)这种装置的整定值要求按下式计算：

(Ic－Imax)/1.5>I整定>1.5Imax

式中　Imax——最长线路的电容电流值；

Ic——系统总的电容电流值

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