10kV线路接地的选线

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    我国配电网中性点的运行方式，目前普遍采用不接地方式，这种运行方式的缺陷是：当10 kV配网系统发生线路单相接地时，形成小电流接地，使配网的未接地线路的对地电压升高，如图1，图中假设接地相为A相，此时未接地的10 kV母线B相、C相的对地电压，远远高于10 kV母线相电压的额定值。由于非故障相电压升高，使整个配电系统承受长时间的工频过电压，对配电系统的设备及人身安全是极不利的。为了快速切除非瞬时性单相接地故障线路，提高配电系统的可靠性，保证配电系统设备及人身安全，变电站综合自动化系统中，配备有10 kV线路接地选线系统，用于判别及切除非瞬时性单相接地故障线路。

　　1 接地选线原理

　　当10kV配网系统发生单相接地故障时，故障相中负序及零电压方向与正序电压方向相反，正序、负序及电流方向相同，且零序电流方向滞后零序电压约90°o故障相中零序功率由线路流向电源侧，非故障相中零序功率由电源侧流向线路。所以，中性点不接地配网系统中，发生单相接地故障时，系统中的电压电流有以下特定关系：

　　·在非故障线路中3I0的大小，等于本线路的接地电容电流。

　　·故障线路中3I0的大小，等于所有非故障线路I0（接地电容电流）之和，接地故障处的电流大小，等于所有线路的电容电流的总和。

　　·非故障线路的零序电流以超前零序电压90°

　　·故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相差180°

　　根据以上对中性点不接地10kV配网系统发生单相接地故障特点的分析，可知判定接地线路的一般数学依据是：

　　·接地线路的零序功率由线路流向母线。

　　·接地线路的I0幅值最大，且滞后3U0，相角约90°

　　·如无接地线路，判断为母线接地。

　　2 10 kV线路接地选线的两种实现方法

　　现有的变电站综合自动化系统中，10 kV线路接地选线功能主要有两种实现方法：一是基于综合自动化系统的分布式接地选线系统，二是基于智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统。

　　2.1 综合自动化系统的分布式接地选线系统

　　综合自动化系统的分布式接地选线系统的结构见图2。接地选线系统的一般工作原理是：分散采集，集中判别。即10 kV线路3U0、3I0的采集测量工作，由10 kV线路保护测控装置完成，并上送接地选线系统，接地选线系统软件，根据各10 kV线路保护测控装置的测量数据，进行集中判别，最终判定接地线路，并根据系统定值切断接地线路，实现小电流接地故障切除。

　　在这一系统中接地选线的具体实现过程如下：10 kV母线TV开口三角电压及10 kV线路零序电流，分别接入10 kV线路保护测控装置，由10 kV线路保护测控装置实时采集测量线路的3U0、3I0，并计算出稳态的3U0、3I0向量，当母线TV的开口三角电压越限时，由10 kV线路保护测控装置捡出，并通过站内通信网向接地选线系统发出零序过压告警信号，接地选线系统收到零序过压告警信号后，启动接地选线功能，系统通过综合自动化系统的通信网络，收集同一母线上各线路零序电压和零序电流相关量值，根据向量计算短路功率方向，同时比较电流大小，从而判别接地的故障线路。这期间，接地选线软件多次收集数据，直到确定接地线路。接地选线软件在确定接地线路后，通过通讯网向接地线路所在的保护装置发送选线信号，接地线路所在的保护装置，在收到接地选线软件的选线信息后判定线路接地，并通过通信网络向当地监控系统发线路接地告警信号，从而实现线路接地功能。

　　当站内通讯网出现故障时，发生接地告警的保护装置，如果在预定的时间内，收不到接地选线软件的任何询问信息，则保护装置根据零序功率方向自行判别并报线路接地告警。

　　对于一些中性点不接地10kV配电系统，如果10kV电缆出线较多，当单条线路发生单相接地故障时，其余非故障线电容较大，此时故障线路接地零序电流较大，10kV线路保护测控装置就可采用零序电流直接跳闸的方式切除故障线路。

　　2.2 智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统

　　智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统，见图3。其主要由10 kV接地变、消弧线圈控制单元线路接地检测装置。接地变中性点电压、电流以及10 kV线路的零序电流均接入线路接地检测装置，线路接地故障检测装置，实时采集系统中性点电压、电流的幅值和相位，并测量配电网的电容电流，自动识别系统中永久性接地故障和瞬时性接地故障。当配电系统发生瞬时性单相接地故障时，线路接地故障检测装置，检测接地容性电流，并通过消弧线圈控制单元，快速输出相应感性补偿电流，补偿接地容性电流，使配网接地故障自动恢复。对非瞬时性单相接地故障，在消弧线圈补偿接地容性电流的同时，线路接地故障检测装置，采用零序电压和零序电流突变量和零序功率方向等综合判据，快速准确判断接地线路，并切除故障线路。在消弧线圈退出和无消弧线圈的情况下，线路接地故障检测装置，采用零序电流相对值和功率方向综合判据，也可独立运行并快速准确地选出接地线路。

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　　基于智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统，采用快速动作的消弧线圈作为接地设备，以多CPU技术进行系统并行控制。线路接地故障检测装置与配电网快速消弧系统配合工作，自动跟踪配电网的变化，所以系统可以使补偿与接地选线同时进行，从而实现对配电网单相接地故障进行全过程智能化处理。

　　当然，线路接地区故障检测装置也可以单独设计，独立于消弧线圈运行。这时线路接地故障检测装置安装，接入的不再是消弧线圈中性点的U0、3I0，而是10kV母线TV的开口三角电压3U0。

　　3 结论

　　综上所述，以上两种系统相比各有其优缺点。综合自动化系统的分布式接地选线系统造价低，但要与综合自动化系统设备（通讯处理器、10 kV线路测控保护装置等）配合，才能完成接地选线功能，且判定接地线路的时间较长，不能处理瞬时性接地故障。与之相比，智能化自动调谐式消弧系统的专用接地选线系统有明显的优势，一是采用快速动作的消弧线圈作为接地设备，消弧线圈可快速输出感性补偿电流，实现对接地容性电流的快速补偿，从而使配电系统在发生瞬时性单相接地故障时，自动恢复正常。对非瞬时性单相接地故障，在消弧线圈实现补偿的同时，快速准确判断接地线路并切除故障线路。虽然，智能化自动调谐式消弧系统造价高，但它集接地检测和补偿于一体，极大地提高了配电网的安全运行及供电可靠性，所以在变电站综合自动化系统中日益得到广泛应用。

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