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[摘 要]中性点采用小电流接地方式是配电网的一种主要接地方式。这种接地方式能提高系统的供电可靠性，然而，这种接地方式有一个一直以来都难以解决的问题：当系统发生单相接地故障时，故障线路的确定非常困难.本论文针对这个问题开展研究工作，旨在发现现有选线方式存在的不足，进一步探索选线方法，改进选线策略。
[关键词]小电流接地系统 故障选线方法
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0344-01
我国城乡电网配电系统中发生机率最大的故障是单相接地故障。所以实现配电自动化的一个重要的研究课题，便是如何准确地检测并隔离发生单相接地故障的线路以提高供电质量和可靠性。我国35kV及以下的电网大多采用中性点不接地方式和经消弧线圈接地方式，少数采用经高电阻接地方式，均属于小电流接地系统。中性点不接地电网发生单相接地故障时，接地故障处仅流过线路的电容电流，且电网的三相线电压仍保持对称关系，不影响负荷供电，所以电力系统规程规定系统仍可继续运行1 -2小时。这样能够提高供电持续性和可靠性，符合我国配电网备用容量低，不能达到多电源供电的基本国情。
1.小电流接地系统中性点的接地方式
电力系统的中性点是指电力系统中星型联结的变压器或发电机的节点，中性点的运行方式是指中性点与大地间的电气连接方式。电力系统接地方式总体上说有两种方案，一种是大电流接地方案，另一种是小电流接地方案。不同的中性点接地方式对电网的绝缘水平、过电压保护兀件的选择和继电器保护方式等产生不同的影响。随着对电网各种运行指标要求的日益提高，在不同电压等级下中性点接地方式的合理选择具有越来越重要的实际意义。
2.中性点不接地
中性点不接地方式即中性点对地绝缘，其结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资省，适用于农村IOkV架空线为主的辐射形或树状形的供电网络。在中性点不接地配电网中发生单相接地故障时，只是经线路对地电容形成容性电流通路，故障电流非常小，线电压仍保持对称，不要求保护装置动作，可以继续运行1 -2小时，不影响对用户供电。因此，这种接地方式对提高供电可靠性是极有利的。当线路不长时，接地电容电流值较小，不至于形成稳定的接地电弧，一般均能迅速自动熄火，无需跳闸。当线路较长时，电容电流大于规程规定的1 OA时，容易产生一种不稳定的间歇性接地电弧引起幅值较高的弧光接地过电压。弧光过电压持续时间过长，对电网中绝缘薄弱的设备威胁较大，容易使事故扩大。
3.中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接电网，也称为谐振接地系统，即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。目的是通过消弧线圈的补偿作用降低接地点容性电流的幅值（一般控制在5-lOA以下），有利于故障点的电弧在电流过零时自动熄火，不再复燃。相对于中性点不接地系统来说，可适当降低设备的绝缘水平，同时采用消弧线圈接地的系统还可以有效地防止电压互感器的铁磁谐振过电压，因此这种接地方式得到了广泛应用。
对于中性点不接地的运行方式，当电容电流超过规定值（3-6KV电网为30A； 10kV电网为20A；22-66kV电网为10A）时，故障电弧将不易熄灭，可采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。
4.中性点经电阻接地
中性点经电阻接地方式是在中性点与大地之间接入一个阻值合适的电阻，与系统对地电容构成并联回路。当系统发生接地故障时，系统对地有了通路，同时电阻对系统的谐振起阻尼作用，其主要优点是：
1）可以有效抑制弧光接地过电压，从而降低设备的绝缘水平要求，提高经济效益；
2）从根本上抑制了系统谐振过电压；
3）运行方式灵活，对电容电流的适用范围大，不会因为馈线的增多而改变电阻；
4）发生永久接地时，能迅速切除故障，具有明显的安全性。
但中性点经电阻接地，特别是现有以架空线路为主的配电网（尤其是农网）单相接地时，跳闸次数会大大增加。如果尚未实现环网供电，则停电次数将还会增加，使供电可靠性降低。同时频繁跳闸，增加了断路器的负担，大大加重了维护、检修的工作量。
5.各种选线方法分析
在中性点非直接接地系统中，一条线路出现单相接地故障，整个系统中都会出现零序电压和零序电流。母线电压互感器二次开口二角形绕组的电压为三倍零序电压，测量此处的零序电压即可在系统中构成绝缘监视装置，对故障选线装置发出启动信号。传统的做法是，当母线绝缘监视装置发出单相接地故障信号后，由值班人员采取顺序拉闸的方式寻找故障线路，转移负荷后将故障线路切除。显然，这种方法使得一些非故障线路的用户也会短时停电，降低了供电的可靠性，延长了系统带单相接地运行的时间，增大了扩大故障和误操作的可能性，无法满足变电站无人值班，实现综合自动化的要求。
对中性点采用不同接地方式的系统，有不同的故障选线方法。由于传统的拉路选线法不能满足中性点非直接接地系统单相接地故障的选线要求，随着电力系统的发展，多种故障选线方法被提出。按照利用信号方式不同可分为两大类：
（1）反应注入信号特征的故障选线方法；
（2） 反应故障信号的故障选线方法，这一大类方法按照信号特征，又可分为利用故障信号稳态量和暂态量两类。
5.1 信号注入法
该方法无需增加任何一次设备，不会对运行设备产生不良影响，检测也不受系统中任何一种固有信号的影响，注入信号电流不会影响系统的其他部位。但是，需要注入信号源，注入信号强度受PT容量影响，接地电阻较大或接地点存在间隙性电弧现象时，检测效果不佳。
5.2 利用故障信号稳态分量选线
中性点不接地系统发生单相接地后零序分量分布的特点：
①零序网络由同级电压网络中元件对地等值电容构成通路，与中性点直接接地系统由接地的中性点构成通路有极大不同，网络的零序阻抗很大。
②在发生单相接地时，相当于在故障点产生了一个其数值与故障相故障前相电压大小相等、方向相反的零序电压。
③在非故障元件中流过的零序电流，其数值等于本身的对地电容电流；方向为由母线流向线路。
④在故障元件中流过的零序电流，其数值等于全系统非故障元件对地电容电流之总和；方向为由线路流向母线。
所以当中性点不接地系统发生单相接地故障时，可利用故障线路上零序电流幅值最大，且流向与正常线路零序电流流向相反得特点进行故障选线。
5.3 零序无功功率方向法
对于经消弧线圈接地电网，虽然基波成分不再满足故障线路零序电流等于非故障线路零序电流之和且反相的规律，但对于五次谐波而言这种规律仍然满足，因此5次谐波零序电流幅值相位法可以作为识别故障的依据。
5.4 利用故障信号暂态分量选线
上面利用故障信号稳态分量的方法都存在电气量幅值偏小的缺陷。在中性点非直接接地系统单相接地故障时，存在一个明显的暂态过程。电气量中含有大量丰富的高频分量和直流分量。其中电流量通常较大，尤其是接地电容电流的暂态分量往往比其稳态值大几倍到几十倍，容易测量。而消弧线圈对于暂态量中的高频分量相当于开路，所以中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统的暂态过程基本是相同的。
6.结语
本论文论述了小电流接地故障选线的困难所在，根据分析可以得出这样的结论：仅凭一种选线方法或者说仅凭一种故障特征量不可能对各种单相接地状况均做出正确判断，应该尽可能多地发掘和利用单相接地故障引起的各种特征表现，共同应用多种选线方法，才可能达到准确选线目的。
参考文献
[1] 汤明.配电网单相接地故障选线、定位和自动隔离判据的研究.华北电力大学.2009：1.
[2] 要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地.中国电力出版社.2000.
[关键词]小电流接地系统 故障选线方法
中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0344-01
我国城乡电网配电系统中发生机率最大的故障是单相接地故障。所以实现配电自动化的一个重要的研究课题，便是如何准确地检测并隔离发生单相接地故障的线路以提高供电质量和可靠性。我国35kV及以下的电网大多采用中性点不接地方式和经消弧线圈接地方式，少数采用经高电阻接地方式，均属于小电流接地系统。中性点不接地电网发生单相接地故障时，接地故障处仅流过线路的电容电流，且电网的三相线电压仍保持对称关系，不影响负荷供电，所以电力系统规程规定系统仍可继续运行1 -2小时。这样能够提高供电持续性和可靠性，符合我国配电网备用容量低，不能达到多电源供电的基本国情。
1.小电流接地系统中性点的接地方式
电力系统的中性点是指电力系统中星型联结的变压器或发电机的节点，中性点的运行方式是指中性点与大地间的电气连接方式。电力系统接地方式总体上说有两种方案，一种是大电流接地方案，另一种是小电流接地方案。不同的中性点接地方式对电网的绝缘水平、过电压保护兀件的选择和继电器保护方式等产生不同的影响。随着对电网各种运行指标要求的日益提高，在不同电压等级下中性点接地方式的合理选择具有越来越重要的实际意义。
2.中性点不接地
中性点不接地方式即中性点对地绝缘，其结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资省，适用于农村IOkV架空线为主的辐射形或树状形的供电网络。在中性点不接地配电网中发生单相接地故障时，只是经线路对地电容形成容性电流通路，故障电流非常小，线电压仍保持对称，不要求保护装置动作，可以继续运行1 -2小时，不影响对用户供电。因此，这种接地方式对提高供电可靠性是极有利的。当线路不长时，接地电容电流值较小，不至于形成稳定的接地电弧，一般均能迅速自动熄火，无需跳闸。当线路较长时，电容电流大于规程规定的1 OA时，容易产生一种不稳定的间歇性接地电弧引起幅值较高的弧光接地过电压。弧光过电压持续时间过长，对电网中绝缘薄弱的设备威胁较大，容易使事故扩大。
3.中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接电网，也称为谐振接地系统，即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。目的是通过消弧线圈的补偿作用降低接地点容性电流的幅值（一般控制在5-lOA以下），有利于故障点的电弧在电流过零时自动熄火，不再复燃。相对于中性点不接地系统来说，可适当降低设备的绝缘水平，同时采用消弧线圈接地的系统还可以有效地防止电压互感器的铁磁谐振过电压，因此这种接地方式得到了广泛应用。
对于中性点不接地的运行方式，当电容电流超过规定值（3-6KV电网为30A； 10kV电网为20A；22-66kV电网为10A）时，故障电弧将不易熄灭，可采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。
4.中性点经电阻接地
中性点经电阻接地方式是在中性点与大地之间接入一个阻值合适的电阻，与系统对地电容构成并联回路。当系统发生接地故障时，系统对地有了通路，同时电阻对系统的谐振起阻尼作用，其主要优点是：
1）可以有效抑制弧光接地过电压，从而降低设备的绝缘水平要求，提高经济效益；
2）从根本上抑制了系统谐振过电压；
3）运行方式灵活，对电容电流的适用范围大，不会因为馈线的增多而改变电阻；
4）发生永久接地时，能迅速切除故障，具有明显的安全性。
但中性点经电阻接地，特别是现有以架空线路为主的配电网（尤其是农网）单相接地时，跳闸次数会大大增加。如果尚未实现环网供电，则停电次数将还会增加，使供电可靠性降低。同时频繁跳闸，增加了断路器的负担，大大加重了维护、检修的工作量。
5.各种选线方法分析
在中性点非直接接地系统中，一条线路出现单相接地故障，整个系统中都会出现零序电压和零序电流。母线电压互感器二次开口二角形绕组的电压为三倍零序电压，测量此处的零序电压即可在系统中构成绝缘监视装置，对故障选线装置发出启动信号。传统的做法是，当母线绝缘监视装置发出单相接地故障信号后，由值班人员采取顺序拉闸的方式寻找故障线路，转移负荷后将故障线路切除。显然，这种方法使得一些非故障线路的用户也会短时停电，降低了供电的可靠性，延长了系统带单相接地运行的时间，增大了扩大故障和误操作的可能性，无法满足变电站无人值班，实现综合自动化的要求。
对中性点采用不同接地方式的系统，有不同的故障选线方法。由于传统的拉路选线法不能满足中性点非直接接地系统单相接地故障的选线要求，随着电力系统的发展，多种故障选线方法被提出。按照利用信号方式不同可分为两大类：
（1）反应注入信号特征的故障选线方法；
（2） 反应故障信号的故障选线方法，这一大类方法按照信号特征，又可分为利用故障信号稳态量和暂态量两类。
5.1 信号注入法
该方法无需增加任何一次设备，不会对运行设备产生不良影响，检测也不受系统中任何一种固有信号的影响，注入信号电流不会影响系统的其他部位。但是，需要注入信号源，注入信号强度受PT容量影响，接地电阻较大或接地点存在间隙性电弧现象时，检测效果不佳。
5.2 利用故障信号稳态分量选线
中性点不接地系统发生单相接地后零序分量分布的特点：
①零序网络由同级电压网络中元件对地等值电容构成通路，与中性点直接接地系统由接地的中性点构成通路有极大不同，网络的零序阻抗很大。
②在发生单相接地时，相当于在故障点产生了一个其数值与故障相故障前相电压大小相等、方向相反的零序电压。
③在非故障元件中流过的零序电流，其数值等于本身的对地电容电流；方向为由母线流向线路。
④在故障元件中流过的零序电流，其数值等于全系统非故障元件对地电容电流之总和；方向为由线路流向母线。
所以当中性点不接地系统发生单相接地故障时，可利用故障线路上零序电流幅值最大，且流向与正常线路零序电流流向相反得特点进行故障选线。
5.3 零序无功功率方向法
对于经消弧线圈接地电网，虽然基波成分不再满足故障线路零序电流等于非故障线路零序电流之和且反相的规律，但对于五次谐波而言这种规律仍然满足，因此5次谐波零序电流幅值相位法可以作为识别故障的依据。
5.4 利用故障信号暂态分量选线
上面利用故障信号稳态分量的方法都存在电气量幅值偏小的缺陷。在中性点非直接接地系统单相接地故障时，存在一个明显的暂态过程。电气量中含有大量丰富的高频分量和直流分量。其中电流量通常较大，尤其是接地电容电流的暂态分量往往比其稳态值大几倍到几十倍，容易测量。而消弧线圈对于暂态量中的高频分量相当于开路，所以中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统的暂态过程基本是相同的。
6.结语
本论文论述了小电流接地故障选线的困难所在，根据分析可以得出这样的结论：仅凭一种选线方法或者说仅凭一种故障特征量不可能对各种单相接地状况均做出正确判断，应该尽可能多地发掘和利用单相接地故障引起的各种特征表现，共同应用多种选线方法，才可能达到准确选线目的。
参考文献
[1] 汤明.配电网单相接地故障选线、定位和自动隔离判据的研究.华北电力大学.2009：1.
[2] 要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地.中国电力出版社.2000.