10kV线路接地的选线

电力18讯：    
广东惠州供电分公司  段智兵

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°。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<