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[摘 要]目前国内66kV及以下中低压配电网大多采用经消弧线圈接地或大电阻接地的运行方式，而小电流接地选线装置主要采用的是基于稳态工频信号的选线理论，通过零序电压启动选线程序，通过比较各线路零序电流来选出故障线路。虽然基于稳态工频信号的选线原理和方法有很多种，但从权威部门统计结果来看，在实际运行中选线装置总体选线准确率不到70%，误选拒选概率大。因此近几年来，我们在对变电所综合自动化改造中使用了河北旭辉的ZGML-K型消弧系统及北海银河的YH-B811微机型智能接地选线装置，运行效果良好，但在其间配合上仍存在部分问题。现对消弧及接地选线装置的配合应用情况进行分析。
[关键词]智能消弧系统、接地选线、工作原理
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0102-01
由于当前输配电系统绝大部分变电所是6kV、10kV、35kV电压等级，为小电流接地系统，配出电缆线路很多，各变电所之间通过联络线相互联系。传统基于稳态工频信号的选线理论存在无法解决的瓶颈：消弧线圈的补偿、过渡电阻的变化、互感器精度问题以及其它一些干扰因素，这些都会影响接地故障信号中的稳态成分，导致故障线路与非故障线路之间的差别变小，影响选线效果。而且部分站仍采用固定式消弧线圈，当系统发生单相接地故障时，因不能快速消弧及正确选线，使整个系统承受较长时间的工频过电压，对配电系统设备（尤其对于电缆）相当不利。当系统发生接地故障时，如何保证消弧系统快速补偿消除瞬时接地电流，同时保证小电流接地选线装置的正确选线，显得至关重要。
一、 工作原理
目前国内的智能消弧系统采用的是高短路阻抗变压器式可控消弧线圈，其结构原理图及等效电路图如图1和图2所示：
该消弧线圈的结构与普通变压器类似，带有一次和二次绕组。它的一次绕组作为工作绕组（Nw）接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组（Cw）由两个反向并接的可控硅（SCR）短路，可控硅的导通角由触发控制器控制。该变压器的短路阻抗高达100%。调节可控硅的导通角由0至180度之间变化，使可控硅的等效阻抗ZSCR在无穷大至零之间变化，则Nw两端的等效阻抗Zeq就在无穷大至变压器的短路阻抗Zsc之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无级调节。
智能消弧装置实时跟踪配电网，当电网对地电容变化，即消弧系统检测到接地变压器中性点电压有△U（正常△U<1V）变化时，则装置改变消弧线圈电感，测出另一个零序电流和中性点电压，用这两组电流电压值，自动计算系统电容电流。装置测量完成后，在屏幕上显示电容电流，表示当发生单相金属性接地时接地点将流过的电容电流。当电网发生单相接地时，控制装置根据已测量的电容值计算出需要补偿的电感电流，然后通过改变可控硅导通角，输出电感电流，并通过闭环反馈调节，令输出的电流更加精确，达到快速消弧的功能。
当发生单相接地时，装置感受到零序电压大于定值（装置内整定为27V），消弧线圈进行补偿，3秒后，若接地故障未解除，则瞬间减小补偿电流，使电容电流突变量增加，启动选线功能进行选线。在所有接人装置的线路中，接地线路的零序电流与不接地线路的零序电流方向相反，且接地线路零序电流值最大，选线装置采用零序电流相对值和功率方向判据，快速准确的选出接地线路。
二、应用过程中的问题及措施
（一）零序CT、零序PT接线必须正确，否则会影响选线准确性。零序电压与零序电流应保持对应关系，即第一段母线零序电压与接入该段上的零序电流回路对应，第二段母线零序电压与第二段上的零序电流回路对应。因选线判断采用零序功率方向，在接线时应注意所有的零序CT的安装方式应一致，另外所有零序CT极性必须严格一致，一般Ll侧靠近母线，以Kl为极性端接入装置。电缆接地外皮地线必须穿过零序CT，在线路侧接地，电缆的固定夹应和电缆外皮绝缘。通过一个断路器引出两条以上的电缆时，若末端不连在一起，则作为两条线路处理。零序PT极性要求L线为极性端，N线为非极性端。当零序CT、零序门极性正确时，故障情况下接地线路功率方向为正，正常线路功率方向为负。
（二）当智能消弧系统和固定消弧线圈配合使用时，若电网处于过补偿状态，会引起选线错误，考虑到这个因素，我们从运行方式上进行了安排：运行的母线上不投消弧接地变，即该条母线上开路只参与选线不参与补偿，可保证另一段母线上运行的各开路选线及补偿功能均正常；运行母线的补偿就由热电厂固定消弧线圈来完成。智能消弧系统和固定消弧线圈的配合原则为：对于固定消弧线圈，一要调整为欠补偿或在有自动跟踪消弧的情况下退出固定消弧线圈。
（三）为防止PT断线造成接地选线装置误动，可增设PT断线闭锁功能。变电所35KV系统接地选线装置用于跳闸，这就对选线的正确性提出了很高的要求。DDS一02微机型型小电流接地选线装置的零序动作电流是采用相对电流比较的方法，没有电流整定值，只要零序电压和功率方向满足条件，装置就会动作。当发生PT断线时，如果PT开口环电压超过零序电压整定值27V时，装置就会有误动的可能。结合现有条件，通过西门子保护装置完成了对接地选线装置的PT断线闭锁功能。当35KV非直接接地系统发生单相接地时，PT二次线电压不会发生改变，而发生PT断线时，PT二次线电压会有不同程度的降低。因此，在主变35kV侧西门子保护装置中逻辑编程，以三个线电压均正常作为PT不断线的判据，当PT不断线时，输出接点B01接通，将该输出接点串到选线装置的母线开口环电压输入回路中，当PT断线时，开口环电压输入回路不通，选线功能不启动（开口环电压大于27V是选线功能启动的必要条件）。至此，完成了PT断线闭锁选线的功能，避免PT断线引起误动作。
（四）为保证自动消弧功能的正常使用，必须保证小电流接地系统只经过消弧线圈接地，在系统中电气设备的中性点不能再有直接接地点。智能消弧系统在变电所投运后，维护人员观察到有时测不到系统电容电流，且显示“触发故障”。
（五）接地变压器每相分接头的档位应有差异，以保证装置准确计算对地电容电流接地变压器每相电压均有五档（1档：+5%，2档：+2.5%，3档：0，4档：-2.5%，5档：-5%）。若每相分接头在同一档位，正常运行况情况下中性点电压为零或很低（U1一般只有1-3V），因此需要人为的将三相的档位设置为2/3/3或2/3/4，在接地变中性点制造一个不平衡电压，将U1副值抬高，达到30V左右，以满足消弧系统对接地变中性点电压的正常检测，保证消弧系统对电容电流的测量，令整套消弧系统能更精确的补偿。
三、结束语
智能消弧与接地选线功能配合使用，采用快速动作的消弧线圈作为接地设备进行补偿，使配电系统能在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，在消弧线圈补偿的同时在很短的时间内正确判断接地线路，手动或自动将故障线路切除，从而提高配电网的供电可靠性。
参考文献
[1] 索南加乐，张超，王树刚.基于模型参数识别法的小电流接地故障选线研究.电力系统自动化，2004，28.
[2]贺洪江，王静爽，李新永，等.LH-02F小电流接地选线装置.电力系统自动化，2000，24.
[关键词]智能消弧系统、接地选线、工作原理
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0102-01
由于当前输配电系统绝大部分变电所是6kV、10kV、35kV电压等级，为小电流接地系统，配出电缆线路很多，各变电所之间通过联络线相互联系。传统基于稳态工频信号的选线理论存在无法解决的瓶颈：消弧线圈的补偿、过渡电阻的变化、互感器精度问题以及其它一些干扰因素，这些都会影响接地故障信号中的稳态成分，导致故障线路与非故障线路之间的差别变小，影响选线效果。而且部分站仍采用固定式消弧线圈，当系统发生单相接地故障时，因不能快速消弧及正确选线，使整个系统承受较长时间的工频过电压，对配电系统设备（尤其对于电缆）相当不利。当系统发生接地故障时，如何保证消弧系统快速补偿消除瞬时接地电流，同时保证小电流接地选线装置的正确选线，显得至关重要。
一、 工作原理
目前国内的智能消弧系统采用的是高短路阻抗变压器式可控消弧线圈，其结构原理图及等效电路图如图1和图2所示：
该消弧线圈的结构与普通变压器类似，带有一次和二次绕组。它的一次绕组作为工作绕组（Nw）接入配电网中性点，二次绕组作为控制绕组（Cw）由两个反向并接的可控硅（SCR）短路，可控硅的导通角由触发控制器控制。该变压器的短路阻抗高达100%。调节可控硅的导通角由0至180度之间变化，使可控硅的等效阻抗ZSCR在无穷大至零之间变化，则Nw两端的等效阻抗Zeq就在无穷大至变压器的短路阻抗Zsc之间变化，输出的补偿电流就可在零至额定值之间得到连续无级调节。
智能消弧装置实时跟踪配电网，当电网对地电容变化，即消弧系统检测到接地变压器中性点电压有△U（正常△U<1V）变化时，则装置改变消弧线圈电感，测出另一个零序电流和中性点电压，用这两组电流电压值，自动计算系统电容电流。装置测量完成后，在屏幕上显示电容电流，表示当发生单相金属性接地时接地点将流过的电容电流。当电网发生单相接地时，控制装置根据已测量的电容值计算出需要补偿的电感电流，然后通过改变可控硅导通角，输出电感电流，并通过闭环反馈调节，令输出的电流更加精确，达到快速消弧的功能。
当发生单相接地时，装置感受到零序电压大于定值（装置内整定为27V），消弧线圈进行补偿，3秒后，若接地故障未解除，则瞬间减小补偿电流，使电容电流突变量增加，启动选线功能进行选线。在所有接人装置的线路中，接地线路的零序电流与不接地线路的零序电流方向相反，且接地线路零序电流值最大，选线装置采用零序电流相对值和功率方向判据，快速准确的选出接地线路。
二、应用过程中的问题及措施
（一）零序CT、零序PT接线必须正确，否则会影响选线准确性。零序电压与零序电流应保持对应关系，即第一段母线零序电压与接入该段上的零序电流回路对应，第二段母线零序电压与第二段上的零序电流回路对应。因选线判断采用零序功率方向，在接线时应注意所有的零序CT的安装方式应一致，另外所有零序CT极性必须严格一致，一般Ll侧靠近母线，以Kl为极性端接入装置。电缆接地外皮地线必须穿过零序CT，在线路侧接地，电缆的固定夹应和电缆外皮绝缘。通过一个断路器引出两条以上的电缆时，若末端不连在一起，则作为两条线路处理。零序PT极性要求L线为极性端，N线为非极性端。当零序CT、零序门极性正确时，故障情况下接地线路功率方向为正，正常线路功率方向为负。
（二）当智能消弧系统和固定消弧线圈配合使用时，若电网处于过补偿状态，会引起选线错误，考虑到这个因素，我们从运行方式上进行了安排：运行的母线上不投消弧接地变，即该条母线上开路只参与选线不参与补偿，可保证另一段母线上运行的各开路选线及补偿功能均正常；运行母线的补偿就由热电厂固定消弧线圈来完成。智能消弧系统和固定消弧线圈的配合原则为：对于固定消弧线圈，一要调整为欠补偿或在有自动跟踪消弧的情况下退出固定消弧线圈。
（三）为防止PT断线造成接地选线装置误动，可增设PT断线闭锁功能。变电所35KV系统接地选线装置用于跳闸，这就对选线的正确性提出了很高的要求。DDS一02微机型型小电流接地选线装置的零序动作电流是采用相对电流比较的方法，没有电流整定值，只要零序电压和功率方向满足条件，装置就会动作。当发生PT断线时，如果PT开口环电压超过零序电压整定值27V时，装置就会有误动的可能。结合现有条件，通过西门子保护装置完成了对接地选线装置的PT断线闭锁功能。当35KV非直接接地系统发生单相接地时，PT二次线电压不会发生改变，而发生PT断线时，PT二次线电压会有不同程度的降低。因此，在主变35kV侧西门子保护装置中逻辑编程，以三个线电压均正常作为PT不断线的判据，当PT不断线时，输出接点B01接通，将该输出接点串到选线装置的母线开口环电压输入回路中，当PT断线时，开口环电压输入回路不通，选线功能不启动（开口环电压大于27V是选线功能启动的必要条件）。至此，完成了PT断线闭锁选线的功能，避免PT断线引起误动作。
（四）为保证自动消弧功能的正常使用，必须保证小电流接地系统只经过消弧线圈接地，在系统中电气设备的中性点不能再有直接接地点。智能消弧系统在变电所投运后，维护人员观察到有时测不到系统电容电流，且显示“触发故障”。
（五）接地变压器每相分接头的档位应有差异，以保证装置准确计算对地电容电流接地变压器每相电压均有五档（1档：+5%，2档：+2.5%，3档：0，4档：-2.5%，5档：-5%）。若每相分接头在同一档位，正常运行况情况下中性点电压为零或很低（U1一般只有1-3V），因此需要人为的将三相的档位设置为2/3/3或2/3/4，在接地变中性点制造一个不平衡电压，将U1副值抬高，达到30V左右，以满足消弧系统对接地变中性点电压的正常检测，保证消弧系统对电容电流的测量，令整套消弧系统能更精确的补偿。
三、结束语
智能消弧与接地选线功能配合使用，采用快速动作的消弧线圈作为接地设备进行补偿，使配电系统能在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，在消弧线圈补偿的同时在很短的时间内正确判断接地线路，手动或自动将故障线路切除，从而提高配电网的供电可靠性。
参考文献
[1] 索南加乐，张超，王树刚.基于模型参数识别法的小电流接地故障选线研究.电力系统自动化，2004，28.
[2]贺洪江，王静爽，李新永，等.LH-02F小电流接地选线装置.电力系统自动化，2000，24.