零序有功選線與消弧線圈接地系統單相接地故障處理過程優化

從零序有功選線的基本原理出發，結合現場實際數據的分析，闡述了作為線性變換的對稱分量法用于分析具有很強非線性過程的單相接地故障的局限性。在客觀地分析了零序有功選線的優缺點的基礎上，提出了一種實用的單相接地故障事故處理方法。
??? 關鍵詞：小電流接地系統；零序有功功率；單相接地故障

Fault line detecting with zero sequence active power and optimization of single phase grounding fault disposing process about neutral grounding via arc extinguishing coil system

XUE jin-wa

( Lanzhou Petrochemical Company of Gansu Province, Lanzhou 730060, China )

??? Abstract: Combining analysis of practical data with the basic principle of fault line selection based on zero sequence active power, the localization of symmetry component method as a linear transform when it is used in analysis of single phase grounding fault which has very strong non-linear process is expatiated. Basing on impersonally analysis about strongpoint and shortcoming of fault line detecting with zero sequence active power, an applied method about single phase grounding fault disposing is motioned.
??? Keywords: neutral indirectly grounding system , zero sequence active power ,? Single phase grounding fault , optimization

0? 引言
??? 在我國，6KV-66KV系統廣泛采用小電流接地方式。特別地，當系統零序電流大于一定值時，采用消弧線圈接地系統。消弧線圈的介入對減小接地點的電流起到了很大的作用，為接地故障處理爭取到了寶貴的時間。同時，消弧線圈的介入對小電流接地系統的接地保護配合造成了空前的困難。面對這種情況，如何處理好系統接地故障，保證配電網平穩運行是擺在運行人員面前的一個大問題。
??? 在目前很多6KV、10KV和35KV系統中，廣泛采用“零序有功功率最大”原理的選線裝置。過去的運行經驗表明：這種選線裝置的選線正確率很低。特別是在消弧線圈接地系統中，由于消弧線圈的介入，使之有惡化的趨勢。面對這種情況，如何正確、快速地處理單相接地故障成為配電網平穩運行的一個瓶頸。本文通過對零序有功選線原理的充分認識，從技術和管理兩個方面著手，提出了一套比較可行的辦法。

1??對零序有功選線原理的討論
1.1 原理簡介
??? 如圖1所示為一中性點經消弧線圈接地系統。在回路N的C相有一接地故障。

??? 零序有功選線原理認為：當回路N發生單相接地故障時，在故障點處出現了參數不對稱。如果對故障點處的狀態量進行對稱分量分解，既把故障點處的電壓、電流量進行對稱分量分解，則故障點處的壯態量可以表示為三個對稱分量的疊加。這樣，在系統非故障點的參數完全對稱的情況下，系統可以解耦為三個對稱系統的綜合。既：正序系統、負序系統和零序系統。各個系統可以進行獨立的計算。因此，對于零序系統而言，只有在故障點處存在一個零序電壓源，該電壓源從系統吸收能量，然后注入到零序系統的各節點、各支路。而不存在別的任何電源。所以，故障回路成為各正常回路零序能量的提供方，因此，對于零序有功而言，故障回路的零序有功功率為最大。這就是零序有功選線原理的理論基礎。
1.2 對零序有功選線原理的質疑?
??? 1)對于目前的零序有功選線裝置，在故障初期的很短時間內完成了數據采樣(例：某公司生產的有功選線裝置設定為0.5s)即在與消弧線圈串聯或并聯的阻尼電阻被短接之前完成了數據采樣。而在這一段時間之內，正是弧光電阻非線性變化最為嚴重的時期。這樣，作為建立在線性變化基礎上的對稱分量法是否能夠很好地作為這一非線性時期的線性近似？簡單的說，這一時期內運用對稱分量法是否合理？
??? 2) 對稱分量法運用的前提條件是除故障點外系統各處的參數完全對稱，這樣正序、負序和零序之間才能解耦。而實際上系統各回路各相對地的絕緣電阻是不相等的，所以對于有功功率而言，正序、負序和零序之間并不解耦，換句話說，正序電壓也會產生零序電流。因此，流過故障回路的零序電流不單單是零序電壓作用的結果。所以，由零序電壓和零序電流計算而得的零序有功功率直接受到正序和負序電壓的干擾，這可能是故障回路零序有功功率并非最大的原因之一。
1.3 對于目前使用的零序有功選線系統的可利用點
??? 在目前的消弧線圈接地系統中，為了防止諧振過電壓，都要在消弧線圈系統中串聯或并聯一個阻尼電阻。這個阻尼電阻對零序有功選線原理的保護配合是有利的。因為，在故障條件下，在阻尼電阻上要消耗大量的零序有功功率。這個零序有功功率不會受正序和負序的影響，它純粹是零序電壓作用的結果，這個零序有功功率流經故障回路大大地增加了故障回路零序有功功率的值。這對零序有功選線方法是有利的。

2? 接地故障處理過程的優化
??? 基于以上的分析，我們可以得出兩個啟發性的結論：第一， 由于正序電壓和負序電壓的干擾以及非線性的影響，故障回路的零序有功功率不一定是最大的；第二， 由于阻尼電阻的作用，故障回路的零序有功功率不可能太小。 這對接地故障處理過程的優化提供了可能。
2.1 技術上的優化
??? 對故障情況下各回路按照零序有功功率從大到小進行排序，以零序有功功率最大的回路優先級別最高，其余類推。
2.2 對管理上的一點建議
??? 在事故情況下，從事中壓配電工作的運行人員應該做為一個整體出現，而不是各自為陣。實現人員合理分配，統一調度，多點同時操作。確保能夠快速、高效地排除故障。

3? 現場運行數據的分析
??? 表1所示為過去一年中某一6KV系統出現接地故障時的數據匯總。

??? 由六次故障的數據可以看出，零序有功選線裝置僅有兩次正確選線，選線準確率僅為33%左右。并且這兩次正確選線都是在故障點平穩接地、在事故處理過程中平穩操作的情況下，故障由II段轉移至I段時出現的。真正在弧光電阻條件下選線準確的沒有一次。而故障回路的零序有功功率進入前三位的概率為83%左右，這就是說，當我們把故障回路的范圍放在零序有功功率最大的前三個回路上時，有80%以上的故障可以快速地得到排除。如果事故處理過程的管理比較得當，在聯系一次并聯的條件下排除接地故障的概率在80%以上。

4? 結論
??? 目前小電流接地系統中普便采用的零序有功選線裝置存在較大的局限性，選線正確率很低，但 如果把范圍放大一點，最大限度地利用現有的裝置所能得到的數據，采用合理的管理，解決單相接地故障處理的這個瓶頸問題是可能的。