1.引言

在我國35kV及10kV電力系統(tǒng)中，變壓器的中性點(diǎn)多采用非直接接地方式（為小接地電流系統(tǒng)），當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流的數(shù)值往往較負(fù)荷電流小的多，故障相電壓降為零，非故障相電壓升高為相電壓的倍，但三相之間的線電壓仍然保持對稱，對供電負(fù)荷沒有影響，因此規(guī)程允許繼續(xù)運(yùn)行1～2h。但實(shí)際運(yùn)行中可能由于過電壓引發(fā)電力電纜爆炸、TV保險(xiǎn)熔斷甚至燒壞、母線短路等事故，因此，迅速確定系統(tǒng)接地點(diǎn)消除單相接地故障對系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著十分重要的意義。傳統(tǒng)的尋找接地故障線路的方法是：依次逐條斷開每回出線的斷路器，故障線路被斷開后，接地相電壓恢復(fù)且接地信號消失，否則繼續(xù)尋找。雖然這種尋找方法大多可通過重合閘來進(jìn)行補(bǔ)救，但隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，對一些供電要求很高的用電客戶來說，這種方法的弊病是顯而易見的，尤其是對那些負(fù)荷較重的35kV線路，這種方法已不滿足安全穩(wěn)定供電的要求。小電流接地選線裝置自八十年代問世以來，迅速得以普及，經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代，其選線的準(zhǔn)確性雖在不斷提高，但選線效果卻不是很理想，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)目前在線運(yùn)行的各種型號的選線裝置平均選線正確率僅為20％～30％油浸式試驗(yàn)變壓器，存在誤判率較高的通病，因此許多裝置安裝后形同擺設(shè)，根本無法使用，造成了浪費(fèi)。微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)較基于單片機(jī)原理的傳統(tǒng)選線裝置有著不可比擬的硬件優(yōu)勢和對復(fù)雜軟件程序的處理能力。如何利用現(xiàn)有的微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)資源來進(jìn)行準(zhǔn)確的選線是一個亟待解決的問題。

2.小接地電流系統(tǒng)單相接地時(shí)零序電壓及零序電流分析

單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)的零序電壓為U(·)d0=(U(·)ad+U(·)bd+U(·)cd)/3=-U(·)a，*序電流為全系統(tǒng)的容性電流。

其向量圖如圖1所示：由于架空充氣式試驗(yàn)變壓器線路對地有相同的等值電容，根據(jù)向量圖，零序電壓及零序電流的特點(diǎn)歸納起來有以下四點(diǎn)：

①發(fā)生單相接地故障時(shí)（例如A相），故障相的對地電容C0被短接；

②非故障線路3I(·)01的大小等于本線路的接地電容電流，其電容性無功功率的方向?yàn)橛赡妇€流向線路；

③故障線路3I(·)02的大小等于所有非故障線路的3I(·)01之和，也就是所有非故障線路的接地電容電流之和；其電容性無功功率的方向?yàn)橛删€路流向母線；

④若零序電流互感器的極性是以變電所母線流向線路為正方向，那么非故障線路的零序電流超前零序電壓90°，故障線路的零序電流滯后零序電壓90°，故障線路的零序電流與非故障線路的零序電流在相位上相差180°；

3.綜合自動化變電站小電流接地選線的具體實(shí)現(xiàn)及判據(jù)

青州電網(wǎng)目前廣泛采用了基于WINDOWSNT(WORKSTATION4.0)操作系統(tǒng)的微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)，其小接地電流選線功能的實(shí)現(xiàn)硬件上配置簡單、靈活，選線的軟件程序也不復(fù)雜。當(dāng)某段母線電壓互感器的開口三角電壓（零序電壓）越*（一般設(shè)置為10～20V），由公用采集裝置檢測出，并向選線功能主站發(fā)出信號，功能主站收到報(bào)警信號后向該段母線上的所有出線保護(hù)裝置召喚零序電壓及零序電流的向量，根據(jù)采集到的向量計(jì)算出接地時(shí)電容性無功功率的方向，同時(shí)根據(jù)各線路零序電流的大小，判出接地的故障線路。選線零序方向元件的大靈敏角為90度。一般說來，從以下幾點(diǎn)可以對接地線路進(jìn)行初步的判別：①如果以變電所母線流向線路出口的方向?yàn)檎较颍拥貢r(shí)電容性無功功率為：Q=Im(U(·)×I(*))=Uy×Ix-Ux×Iy＞0

②接地線路的3I(·)0幅值大；

③如無正向線路接地的特殊情況下，則判母線接地；

4.零序電流、零序電壓的獲取及試驗(yàn)方法

對于電流互感器采用三相*星型的接線方式，可以用三相電流的矢量和作為零序電流，其優(yōu)點(diǎn)是接線簡單，不易混淆零序電流的同名端。當(dāng)電流互感器為兩相不*星型的接線方式，且大電流發(fā)生器出線端口為高壓電纜時(shí)，可加裝單獨(dú)的零序電流互感器，高壓開關(guān)動特性測試儀，其優(yōu)點(diǎn)是不平衡電流較小，故障情況時(shí)，反應(yīng)更為靈敏。一般情況下，為在故障情況下獲取較大的故障二次電流特征量數(shù)值，零序電流互感器的變比應(yīng)選擇的盡可能的小，精度盡可能的高，加裝的選線型零序電流互感器（據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般的200/5零序電流互感器，當(dāng)一次電流小于且二次側(cè)帶規(guī)定負(fù)荷時(shí)，其比差達(dá)20～40％，角誤差達(dá)30～50度）。應(yīng)特別注意零序電流的方向均應(yīng)以母線流向線路為正，零序電流慮過器或零序電流互感器的同名端接保護(hù)裝置的同名端。

大部分微機(jī)線路保護(hù)裝置零序電壓的選取，都由保護(hù)裝置本身計(jì)算故障時(shí)的三相電壓直接得出，也有的保護(hù)裝置需外加零序電壓，外加零序電壓時(shí)應(yīng)注意零序電壓的方向，電壓互感器的開口三角采用正極性接法但是以反接線接入保護(hù)裝置，也就是電壓互感器的開口三角同名端(星號端)接出N并接地，再接微機(jī)保護(hù)裝置的同名端3U0*。非同名端(不帶星號端)接出L，同時(shí)接微機(jī)保護(hù)裝置的非同名端3U0，如圖2所示。

根據(jù)以上對零序電壓和零序電流特點(diǎn)的分析及現(xiàn)場實(shí)際的接線，試驗(yàn)時(shí)需模擬故障線路的實(shí)際零序電流和零序電壓的相位，如:利用廣東昂立公司的6108G微機(jī)綜合試驗(yàn)儀試驗(yàn)時(shí)，先加三相均衡正相序電壓，再將U(·)a降為零，同時(shí)設(shè)置3I(·)0超前U(·)a90度（因?yàn)閷?shí)際U(·)0與U(·)a的相位差180度），對選線裝置進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)備送電后，對10kV系統(tǒng)可選定某條出線進(jìn)行實(shí)際接地試驗(yàn)，以此判定接線是否正確及選線裝置的動作特性，但對35kV系統(tǒng)因接地電流較大，電壓等級較高，危險(xiǎn)性較大，可不予實(shí)際接地試驗(yàn)。