處理小電流接地故障的新思路

中低壓配電系統(tǒng)的中性點，一般采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，稱為小電流接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，盡管故障分量不大，但由于其他兩相對地電壓升為線電壓，在沒有消弧線圈的情況下，如果發(fā)生間歇性弧光接地，由于中性點沒有電荷釋放通路，會引起過電壓，系統(tǒng)絕緣受到威脅，容易發(fā)展為相間短路。因此，及時對接地線路采取隔離措施很重要，現(xiàn)在的變電站對這種接地故障，都采取了不同手段的選線措施。為此在已有選線措施的基礎上，進一步結(jié)合其他技術對接地故障處理措施進一步優(yōu)化，使故障造成的停電影響降低。

1 重合閘技術的應用

重合閘技術已經(jīng)廣泛應用在所有電壓等級的架空線路保護中，運行實踐表明，重合閘技術對提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，以及供電可靠性都起到不可忽視的作用。那么是否可以將重合閘技術引入到小接地故障處理中呢？

首先需要分析接地故障的時間分布情況，根據(jù)資料統(tǒng)計，架空線路絕大多數(shù)故障是瞬時故障，連續(xù)記錄到的接地故障錄波報告中，340次接地故障的錄波記錄中有2次是直接的永遠性接地故障，另有2次是電弧接地發(fā)展為相間接地，其余的336次均沒有發(fā)展為永遠性故障，占全部故障的98。82%。在336次瞬時故障中，有101次超過2 s，有24次超過10 s，最長的一次持續(xù)時間達到5 min。如表1所示。

表1　接地故障持續(xù)時間統(tǒng)計

不妨將上面的統(tǒng)計情況分成兩個處理區(qū)段，A區(qū)段的故障持續(xù)時間很短，電弧可以很快自動熄滅，甚至小接地選線裝置還沒有發(fā)出試跳命令，故障已經(jīng)消失。

B類型接地故障有一定持續(xù)時間，這種故障大多數(shù)情況下可以自行熄滅，但在某種情況下，電弧還有一定的頑固性，有的持續(xù)10 s以上。其中B2類根本就是永遠性故障，無法自行消除。

由上面的統(tǒng)計可得到如下結(jié)論：A類故障不需要重合閘，因為還沒有等到選線措施起作用，它已經(jīng)自行消失，甚至連選線措施都不需要。

而B1類型故障因為有一定持續(xù)時間，所以在故障還未消除時，采取措施切除故障使接地點的電弧熄滅，然后再合上開關即可繼續(xù)正常運行。假設選線裝置可以在1 s內(nèi)選出故障線路，且選跳成功，然后經(jīng)過1 s再重合開關成功，那么就相當于使得3～300 s的接地故障在2 s內(nèi)得到解決，而由此縮短了接地電弧的持續(xù)時間，也就減少了弧光諧振和由接地電弧發(fā)展為相間故障的概率，對配電網(wǎng)的可靠運行有一定的現(xiàn)實意義。

B2類型故障屬于永遠性故障，重合閘后故障依然存在。可以在接地選線裝置中，設置2次跳閘來隔離故障。

綜上所述，在選線裝置中增加一個重合閘環(huán)節(jié)，就可以使得所有選線裝置動作的情況下，40％以上的故障強度減弱。對于B0類型故障，客觀地說因為選線試跳和重合閘的短暫停電，對故障消除的意義不大，實踐中可以調(diào)整選線試跳時間和重合閘時間加以優(yōu)化。對于B2類型故障，經(jīng)過重合閘依然存在，那么可以提醒運行人員，線路中確定存在永遠性接地故障。

重合閘技術對接地故障的意義在于，與選線技術配合，及時熄滅接地電弧，在瞬時性故障情況，重合閘成功后饋線繼續(xù)供電，可提高供電可靠性。那么對于永遠性接地故障情況下，又如何縮小故障帶來的負面影響，提高供電可靠性呢？

2 饋線自動化技術的應用

饋線自動化技術是配電自動化領域的一部分，在設有饋線自動化系統(tǒng)的配電網(wǎng)中，每條饋電線路都被分成若干個線路段，段與段之間用饋線分段開關相連，而饋電線路對側(cè)又往往與另一變電站相連，對于兩側(cè)都有電源的饋電線路，一般都在線路中某個分段開關處，斷開形成單側(cè)供電的情形，如圖1所示。

基于配電網(wǎng)絡的這一特點，就可以通過某種手段將故障區(qū)段找到，從而減小由于故障造成的停電損失。以電壓重合型饋線系統(tǒng)為例，具體實現(xiàn)途徑如下。

在每個分段開關對應的重合裝置上，配置如下的功能；當分段開關兩側(cè)均無壓時，可以延時跳閘，分段開關一側(cè)有壓，另一側(cè)無壓時經(jīng)延時合閘（即恢復性合閘），合閘瞬時監(jiān)測到故障分量，立即跳閘并閉鎖再次合閘。當線路中C段發(fā)生永遠性接地故障時，線路的斷路器經(jīng)選線跳閘和重合閘后，零序電壓依然存在，于是斷路器再次被跳開，此時線路中A、B、C、D線段失壓，于是：

t1延時后，a、b、c三個分段開關因各自重合裝置兩側(cè)失壓而跳開。

t2延時后，由配電自動化系統(tǒng)發(fā)令合上線路出口斷路器，線路沒有出現(xiàn)零序電壓。

t3延時后，a處重合裝置合上相應分段開關線路，沒有出現(xiàn)零序電壓。

t4延時后，b處重合裝置合上相應分段開關線路，出現(xiàn)零序電壓，b處分段開關立即跳閘。至此，已經(jīng)使整個配電線路中未發(fā)生故障的區(qū)段恢復供電，而發(fā)生故障的C區(qū)段也得到隔離。而D區(qū)段中在因為沒有問題，d處的重合裝置因為單側(cè)有壓，在t5延時后，也可以合閘繼續(xù)供電。
由上面的故障處理流程不難看出，用饋線自動化技術處理永遠性故障的關鍵因素，在于每個開關動作時間的配合，首先，每個重合裝置因開關兩側(cè)均無壓而自行跳閘脫扣的時間，要大于重合閘時間(trc)，而從線路出口到線路中段的恢復性合閘時間需要呈遞進式循序合閘，即t4 > t3 > t2 > t1 > trc，反過來，由于C段失電而需要d處重合裝置重合的時間，則需要從對側(cè)變電站的出口開關處遞推得到，這就需要重合裝置能夠識別其恢復性重合閘的方向，進而確定其合閘的時間。目前智能型重合裝置，可以通過電壓判據(jù)，方便地解決這個問題。在具有通訊功能重合閘上實現(xiàn)該功能時，則可以實時地將各個重合裝置所采集的電氣特征傳給配電總站，由配電總站統(tǒng)一指揮各個重合裝置的動作。