配电网单相接地故障检测技术与运行方式的变革

最近在全国开展就近快速隔离小电流接地系统单相接地故障的实践， 探讨推进配电网接地故障快速隔离技术的应用，提升配电网智能化管理水平。提高配电网接地故障处理水平，避免因电气故障所引起的电气火灾，减少杜绝人身伤害事故，保障供用电安全稳定运行。

一、配电网单相接地故障检测技术与运行方式变革

1、什么是小电流接地系统单相接地故障？

单相接地故障一般是指高压交流电三相中的其中任意相由于绝缘层损伤方式的短路故障，主要是高压弧光电弧放电击穿绝缘保护层引起的故障。在三芯电缆中只是其中某一相被电弧击穿，引起电缆弧光放电，统称单相接地故障，由于放电的电流很小，没有达到线路保护定值，继电保护还没有动作。

我国配电网供电线路80% 是采用中性点不接地与消弧线圈接地（称为小电流接地）方式。中性点不接地有利于瞬时性接地故障电弧自行熄灭，减少跳闸率，提高供电可靠性；

单相接地间歇性电弧放电是绝缘薄弱环节形成闪络放电，2000度电弧温度时间一长就可以将电缆绝缘层损伤，造成相间短路或者损害电气设备。

2、改进小电流单相接地故障检测技术

（1）、利用零序电流互感器

零序电流互感器用于检测零序电流，一般将三根火线全部穿过互感器内孔，测量的是三相电流的矢量和，也就是零序电流。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零。

（2）、正常的三相对称电流，由于电位角等于120°其矢量和等于零，零线上没有电流。

当发生单相接地，两相接地故障时，短路相电流增加，三相电流不平衡，零线上就有了“零序电流”。

（3）、当某一相发生接地故障时，必然产生一个单相接地故障电流，此时检测到的零序电流，是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和。

（4）、用“对称分量法”计算非对称故障时，把一个不对称分量分解成“正序”“负序”“零序”三种分量来分别计算，最后合成实际的故障电流。

由于各种短路条件的不同，零序阻抗、零序电源、相位的变化等等，短路电流在零线上反应的大小也是不同的，单相接地短路电流在零线上可以小于两相接地和三相接地，也可以大于两相接地和三相接地等等，因为零序电流的不确定性。

（5）、利用零序电压互感器

单相接地故障，变电站10 kV母线上的零序电压互感器在开口三角形上产生零序电压。熔断电流为0.6～1.8A。当发生单相不完全接地时，故障相的电压降低，非故障相的电压升高，电压互感器开口三角处的电压达到整定值，电压继电器动作，发出单相接地故障信号。如果发生单相完全接地，则故障相的电压降到零，非故障相的电压升高到线电压。

3、利用小电流接地自动选线装置

变电站安装小电流接地自动选线装置，可以根据故障时的电压、电流信号对各条线路进行甄别，选出故障线路供运行人员参考。但在实际变电站接地选线应用中，会出现少量选线不准确的情况，此时我们应该更加注重选线装置和各个线路的零序电流互感器配合问题。

4、利用单相接地故障指示器检测装置

随着技术的进步，为了减少接地故障的危害，在某些配电系统中，变电站配出线路开始使用信号源，位置分布分别在配电线路的开始处、中间以及末端处，指示器能够明确地指示故障的实际发生位置，方便检修人员更加迅速地处理故障。

5、提高检测数据质量

单项接地故障都为弧光接地和间歇性接地。故障电流表现出零序电流值小、信号不稳定，故障点难以维持稳定的故障零序电流故障信号难以监测和捕捉。消弧线圈的作用破坏了接地故障特征，消弧线圈补偿作用下产生感性电流进入接地发生线路。

变电站母线通往故障点，路径上故障零序电流的特征会被破坏。基于功率方向及电压电流相位差的判据， 基于三相不平衡对负序电流的影响判据改进零序电流检测方法，提高单相接地检测灵敏度。

二、研发可靠性高的单相接地故障检测技术

开发配网自动化系统在变电站配出线路上安装带精准故障检测的DTU 信号源设备，分布在整条配电线路的开始处、中间以及末端处。有现场DTU设备的成套装置，直接完成单相接地故障的上报和隔离。

1、单相接地故障检测设备向成套设备技术发展

10KV成套开关柜设备实现小电流接地故障检测隔离，当设备检测到小电流接地故障后，在没有形成更加严重的事故没有必要跳闸，这样不至于马上中断电网供电，提高了供电可靠性。在准确选择出接地故障线路的基础上，实现故障线路自动定位故障信息立即报警，最大程度保留供电区域。配网自动化成套装置成功上线应用，标志着小电流接地监测产品的新突破。它的推广应用对于提高供电可靠性以及小电流接地保护技术的发展具有十分重要的意义。

2、10kV SF6全绝缘断路器柜自动化成套设备

采用真空灭弧、SF6气体绝缘，自动化成套设备一二次融合的集成一体化设备，成套设备功能自动化设计、开关柜体结构、安全操作性能、现场施工安装和试验等方面的技术要求。

全绝缘断路器柜自动化成套设备必须有高安全性和高稳定性。成套设备是所需各种配件通过一定的技术规范（图纸、技术要求、工艺要求）组合在一起，用线束把一二次设备形成一个有机的整体。10kV SF6全绝缘断路器柜自动化成套设备智能化、小型化、高安全性和可靠性能集成一体，也就是最终研发出新一代一二设备相融合的电网智能装备。

一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。它包括断路器、隔离开关、自动开关、刀闸开关、电缆母线、输电线路、电力电缆等。由一次设备相互连接，构成配电设备开关或进行其分合闸操作过程的电气设备称为一次设备。也称为无源组件。

二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备称为二次设备。也称为有源组件。

3、先进的成套设备

自动化成套设备装配就是安装，组装，调试的生产过程。装配线上各岗位工人完成设备在技术上、工艺上或装配上达到指标或装配要求，让自动化成套设备顺利试运行或在试运行中修正数据，让设备运行在最佳状态。

先进的自动化成套设备技术特点，全绝缘断路器柜自动化成套设备装置具有质量高、体积小、结构紧凑的优点。产品经过多次的优化设计，使用互联网新型信息技术，设备的一二次系统软硬件连接新技术。全绝缘断路器柜自动化成套设备能够提供电网自动化解决方案，核心专业技术支持，具有后备远程监控系统和支持系统，自动化成套设备对电网运行安全和供电的稳定性有可靠的保证。

编辑：lyn