提高小电流接地系统接地选线准确率

李岩松,李姗姗,张亚平（国网山东省电力公司五莲县供电公司，山东日照，262300）



提高小电流接地系统接地选线准确率

李岩松,李姗姗,张亚平
（国网山东省电力公司五莲县供电公司，山东日照，262300）

摘要：小电流接地系统接地选线准确率不高直接影响了电力系统的供电水平。本文将针对小电流系统单相接地特点、接地信号的分类、选线误判原因进行分析，并提出相应的解决措施，为提高小电流系统接地准确率提供理论依据。

关键词：小电流接地系统；接地选线；准确率

在实际的变电站工程中对于6-66kV的电力系统中接地线一般采用消弧线圈接地的小电流接地系统或中性点不接地的方式，以便当系统发生单相接地故障时，使其不构成短路故障，从而能够保证电网系统中电流较少，从而并不破坏系统电压的对称性，保证系统还能够继续使用1-2小时。在这段期间，为了防止其故障扩大，必须找到合适的方式对系统故障进行排除。自20世纪80年代，小电流接地选线装置开始被广泛使用，自此，厂家开始逐步提升选线的准确率，但在实际的设备运行中，其误判率仍旧较高，导致在系统出现故障时，常选用传统的手动拉闸试验的方式，而放弃使用检选设备。本文将分析小电流接地系统中接地选线准确率较低的原因，并提出相应解决措施。

1　小电流系统接地选线特点

1.1 电流信号小

小电流接地系统中采用的单相接地中的电流值较小。其系统电容电流称之为零序电流，零序电流的大小受到线路的类型和零序电流的大小的影响，并且其数值电流较小。在零序电流经过中性点接入消弧线圈之后，其数值有将变小。消弧线圈具有过补偿、欠补偿和完全补偿三种补偿状态，其补偿状态的不同将会影响接地基波电容电流与无消弧线圈补偿方式。当采用五次谐波电流或者零序电流对有消弧线圈的小电流接地系统进行功率方向检测，其五次谐波电流要比零序电流小20-50倍。

1.2 干扰大，信噪比小

干扰小电流系统稳定性的因素主要有两方面：第一，在变电站附近的磁场干扰较大，从而在其附近装设的小电流系统的单相接地保护装置造成干扰。当系统中负荷电流不平衡造成零序电流和谐波电流的超过其正常值，尤其在较小的电网系统中，这种干扰更加明显，其具体表现为接地电容电流小于正常值，而接地的回路零序电流和谐波电流大于非接地回路电流，从而造成小电流接地系统的稳定性降低。

1.3 随机因素影响的不确定

小电流系统在配电网中使用较为普遍，其运行模式经常变化造成小电流接地系统不稳定。其中，变电站的出线的数量和长度发生改变，造成小电流系统中的零序电流、谐波电流和电容电流也随之频繁改变。除此之外，系统中母线电压不稳定、负荷电流大小变化频繁和故障点接地电阻具有不确定性等原因，都是造成系统中故障点零序电流、电容电流和谐波电流不稳定的重要因素。

1.4 电容电流波形不稳定

小电流单相接地系统发生故障时，常会造成电网系统出现的间歇性不稳定弧光接地故障，从而导致电容电流的波形变得不稳定，从而也影响谐波电流的稳定性。

2　小电流接地系统接地选线的误判原因

2.1 零序电流互感器存在误差

电流互感器制作中，铁芯和原方绕组的励磁安匝的数量代表了其具有的磁势，而电流互感器的准确度受到其铁芯的励磁安匝数量与原方绕组的励磁安匝的数量的比例影响，其比例越大，准确性越高，其误差越小，也就是说，在相同电流情况下，对于同一个铁芯来讲，其原方绕组的匝数越少，其造成测误差越大。所以，在电流互感器的制作过程中常常会将额定电流高于400A的互感器的原方绕组制作成多匝式结构，以提升其准确率。但是，零序电流的互感器为套管型或母线型电流互感器，这种互感器本身无原方绕组，是采用将被测电路的汇流排、引线套管或者电缆穿过其的内孔，从而发挥原方绕组的作用。所以，理论上其原方绕组的匝数只有一砸，因此当系统中的电流超过100A时，零序电流互感器的准确度已经不能得到保证，从而造成较大的误差率。

小电流接地系统中实际使用的零序电流互感器的原方电流值较小，在正常运行的情况下，基本处于无电流的状态，但当小电流接地系统出现接地故障时，原方电流稍微增加至10A左右。相关文件规定，当小电流接地系统故障时其电流的故障大于10A时，应采用消弧线圈做补偿线圈。而带有补偿线圈的接地故障中的电流会变小，一般数值在2-5A左右，在该数值电流下的零序电流互感器存在的变比和相角误差均增加，从而造成生产零序电流互感器的厂家无法给出标准的变比和误差保证指标。经过试验测量，得到在5A原方电流下，不同厂家的零序电流互感器在具有二次负荷的基础上，其变比的误差范围在20%-80%之间，相角误差在10度-50度之间。零序电流互感器的较大误差造成无论采用对零序电流的方向和大小，五次谐波的大小和方向还是零序有功或者武功功率原理进行的故障测量都存在较大的误差率。

2.2 零序滤波器的误差分析

三相保护用电流互感器是变电站工程中应用较为广泛的零序滤波器，其基本原理是采用三相保护电流合成零序电流，而零序滤波器本身存在不平衡输出问题，从而造成其准确性较低。而且当电流互感器中的一次电流值小于额定电流的50%时，其存在误差已经不能够保证其测量的准确性。并且随着实际变电站工程中使用的系统容量的逐渐增加，为防止电流互感器饱和，从而增加其电流互感器的额定电流至600A左右，导致电流互感器使用的系统中的10A左右的接地电容电流为电流互感器电流的0.6%，互感器的准确性随之得不到保证。

2.3 微机检测装置的测量误差

实际变电站工程中使用的微机检测装置中的电流转化器与零序电流互感器中电流测量精度相差较大。一般情况下，其电流转化器的额定电流在5-10A左右，而在实际中流过零序电流转化器的电流值在几十毫安左右，由于其测量范围的不匹配导致其检测装置的准确性较差。

3　变电站工程使用中采用相应措施

3.1 针对具体接地系统，选择专用零序电流互感器

根据对小电流接地系统选线误差原因分析得到影响选线准确率的主要因素为零序电流互感器的选择。所以，在实际的变电站工程中，应针对具体的小电流接地系统选择专用的零序电流互感器和特定的原方额定电流，保证系统在出现最大接地电容电流的时其仍在零序电流互感器所能承受的范围内。并且为了适应在故障中出现的经消弧线圈的小电流接地系统，其选择的原方电流的测量范围应延至0.2A左右。

3.2 采用变比较小的电流互感器

为了方便故障检测装置中的电流变换采集器能够准确的采集电流值，建议小电流接地系统中使用的零序滤波器采用变比较小的电流互感器组合而成，增大电容电流的二次值。同时，变比较小的电流互感器能够增加其测量精确性，减小了接地选线的误差。此外，在实际变电站工程中，应避免与计量系统采用同一个电流互感器，防止其测量值受到干扰。

3.3 采用与电流互感器检测范围配套的微机检测装置

以CSL-200E系列的零序最小检测电流约为6mA，德国西门子的7SJ零序最小检测电流为3mA左右。因此，微机检测装置中的电流转化器的测量范围应根据变电站工程中采用的电流互感器的二次电流的范围确定，一般为毫安级。

3.4 接线过程尽量减少误差和电磁干扰

小电流接地系统施工过程汇总，二次电缆的安装应采用屏蔽电缆，屏蔽的两端应接地。此外，高压电缆的外皮接地线应穿过零序电流互感之后接地，并且电缆线金属保护层与接地线应与地面绝缘，以此来保证其零序电流互感器与母线之间没有接地点。零序电流互感器的安装过程中，应保证其标有P1的端口与母线较近。

4　结论

目前，在小电流接地系统中接地选线准确性仍旧较低，但若在施工过程中注意施工细节，注意装置间匹配度，减少测量环节的综合误差，将在很大程度上提升选线的准确性。

参考文献

[1]沈齐,李全,李军等.影响小电流接地选线准确率的因素及发展展望[J].冶金动力,2013,(9):8-12.

[2]商立群,赵佳佳,王江宁等.改进的HHT方法在小电流接地选线中的应用[J].电工电能新技术,2013,32(2):116-120.

[3]彭泽华,黄维斌.南宁供电局小电流接地选线装置的使用及发展[J].红水河,2014,(4):103-105.

Improve the accuracy of fault line selection in small current grounding system

Li Yansong,Li Shanshan,Zhang Yaping
(State Grid Shandong electric power company,Wulian county power supply company,Shandong Rizhao,262300)

Abstract：The accuracy of fault line selection in small current grounding system directly affects the level of power supply in power system. The for small current system single-phase ground characteristics and classification of signal,line selection misjudgment reasons analysis,and puts forward the corresponding solutions, grounding accurate rate and provide a theoretical basis for improving the current system.

Keywords：small current grounding system;grounding line selection;accuracy