中性点经消弧线圈接地方式下的选线装置原理探讨

摘 要：目前大多数采用中性点经消弧线圈接地系统来降低通过故障点的电容电流，进一步降低电压，熄灭电弧，大大的提高电网系统供电的可靠性，但是利用中性点经消弧线圈接地系统来进行电弧消除的方式中仍存在着许多的不足之处，需要加以深入的研究与完善。该文阐述了中性点经消弧线圈接地方式及其优点，探讨了中性点经消弧线圈接地方式下常见的选线原理，并分析了选线原理的不足之处与主要原因。

关键词：中性点 经消弧线圈接地方式 选线装置 原理

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0144-02

对于中性点经消弧线圈接地系统来说，目前较为常用的选线原理有谐波电流方向保护原理、注入信号寻迹法、首半波保护原理等等，在进行选线时，应采用合理的具有可靠性的原理，才能提高选线的效果。

1 中性点经消弧线圈接地方式及优点

由于消弧线圈本质上属于一种补偿装置，因此，中性点经消弧线圈接地系统也被称作为补偿系统。当电网发生一相接地事故时，消弧线圈能够有效的消除电弧接地的过电压，从而使电网系统能够正常安全的运行。中性点经消弧线圈接地能够大大的降低保护错误情况的发生，该接地方式最大的优势就是在出现单相接地事故时，能够继续维持用户的用电需求，不会造成电路的短路或者回路。

中性点经消弧线圈接地方式具体来说有以下几个方面的优点：第一，中性点经消弧线圈接地方式能够进一步提高供电的可靠性。该接地方式能够在电网出现单相接地的情况下，依然能够维持电网运行工作的安全性，还可以进一步减少设备的损耗，在电网出现单相接地时工作人员不需要进行拉闸限电，就能够在较短的时间内找出故障所在，大大的提高了电网供电的可靠性。第二，中性点经消弧线圈接地方式的信号系统对电磁场比较敏感，当电磁场出现在附近的导体回路中感应电压使，其信号系统很容易受到干扰，进而导致信号设备的误判断。第三，能够有效的保障人身安全。若出现单相接地事故，其接地电流较低，故障处的跨步电压以及接触电压都比较小，能够很好的保障人身的安全。第四，该接地方式能够在出现单相接地故障时进一步减缓电压恢复的速度，消除接地处的电弧，降低接地的电力。第五，该接地方式能够为一些企业工业的持续用电提供有力保障。第六，中性点经消弧线圈接地方式避免了参数谐振过电压，能够防止PT导致的铁磁谐振过电压，进一步降低连锁性事故的发生。第七，消弧线圈的电感较小，在进行零序回路时，电压互感器的励磁电感无法产生铁磁谐振，由此也避免了铁磁谐振情况的发送。

2 中性点经消弧线圈接地方式下常见的选线原理

（1）零序保护原理。通常来说，可以利用非故障线路的零序电流比故障线路的零序电流要小这一原则进一步分辨出非故障以及故障线路。（2）谐波电流方向保护原理。电网中除了存在基波成分之外，还包含着一些列的谐波成分，这是由于电源变压器铁芯非线性的影响以及电力电子传动装置的应用。相对于基波来说，5次或者7次谐波的含量较小，再加上各个电网的谐波含量不统一，因此，谐波电流方向保护原理所构成的保护，灵敏度往往不高，易产生拒动现象。（3）注入信号寻迹法。注入信号寻迹法需要以故障点永久接地且信号比较稳定为前提，对于只装设两相的架空出线难以得到零序电流，可以采用以下的方法：第一步是要确定故障相别，在确定故障相别之后通过母线向接地线路的接地相注入信号电流，然后利用专用的信号电流探测器进一步查找出故障点以及故障的线路。（4）首半波保护原理。由于故障线路中的零序电流比线路正常负荷电流要小很多，仅有几个安培的零序电流，因此这样检测起来就比较困难，这也造成了利用稳态信号的选线方法应用效果不佳。首半波保护原理的灵敏度较高，对于单相接地的反应较为迅速，但是需要注意的是，该原理受接地过渡电阻的影响较大，不能反映相电压较低时的接地故障，同时还存在着工作死区。（5）零序电流有功分量方向保护原理。中性点电阻产生的有功电流与非故障线路无关，只是流过故障线路，要想实现选择性接地保护，只要将零序电压作为参考向量，将此有功电流取出，送入后级处理电路。针对中性点经消弧线圈接地系统来说，目前主要采用的是消弧线圈并串电阻运行的派生接地方式，当该系统发生接地故障时，故障线路始端所反映的零序电流除了增加一部分电感性电流之外，其余的两部分与电阻接地系统相同，因此上述原理是具有可行性的。（6）零序功率方向原理。利用故障线路零序电流滞后零序电压90°，非故障线路零序电流超前零序电压90°，故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°。根据这一特点来实现选择性接地保护。对于中性点经消弧线圈接地系统，一般情况下，消弧线圈均工作于过补偿方式中，此时故障线路的电容电流被流经消弧线圈的电感电流所补偿，故障线路零序电流超前零序电压90°，方向与非故障线路相同，故无法进行保护。

3 选线原理的不足之处及主要原因

目前，消弧线圈接地系统的单相接地选线方法归纳起来主要有两类：一类是通过改变消弧线圈回路参数来获取接地故障特征的方法；另一类方法不通过改变消弧线圈回路参数，只依据单相接地时的自身接地故障特征。第一类方法应用得最多的是单相接地时在消弧线圈旁并接电阻，以改变接地故障线路的零序电流，通过检测各线路零序电流的改变实现接地故障线路的选择。虽然这种单相接地选线方法具有相对较高的选线正确率，但也存在如下的不足之处：需要增加电阻及相应的开关控制设备，加大了设备成本，且电阻的开关控制设备是系统运行的薄弱环节；消弧线圈并接电阻后，其故障线路接地点电流将大幅增加，影响系统的运行安全；消弧线圈并接电阻是在判断系统稳定单相接地后进行的，其接地选线时间一般大于5 s，对小于5 s的瞬时单相接地，通常不能反应。

选线不准的问题没有很好地得到解决主要是由于以下两个方面的原因：第一，母线电压的变化。故障零序电流的不稳定往往会由于负荷电流的变化故障点接地电阻的不确定而造成，还会受到不稳定故障电弧的影响。第二，故障特征不够明显。单相接地时故障稳态电流较小，谐波分量更小，因此在发生单相接地故障时，故障的特征会出现时而明显时而不明显的状况。小电流接地选线是一种弱信号识别技术，因此有相关研究中将人工智能与现代信号处理技术应用于其中，主要包括两种方法：第一，基于人工智能的选线技术。在人工智能的选线技术中，模糊控制理论以及神经网络是较为成熟的技术。第二，小波变换技术。小波变换术特别适用于分析奇异信号，能够在不同频域考察信号时域与频域特征。

在现代的选线装置中，应用较多的就是上述的几个原理，通常来说，单一选线的方式所利用的故障特征很容易受到系统接地方式、线路长短等各个因素的影响，再加上所利用的故障特征是有限的，这样一来大大降低了选线的可靠性以及准确度，利用单相接地故障在电网中构造出多个选项判据，将故障信息有效的融合在一起，并采用智能化的信息管理技术，将各种故障信息实现优势互补，最终就能够得出一个正确合理的选线结论。

4 结语

如今现有的一些选线方法已经不能使用，一些选线方法的选线效果并不理想。因此，必须要采用合理的具有可靠性的原理，除此之外，还要充分地保障电力部门自身的安装、调试、运行以及维护等等，将各个环节的工作切实的做到位，这样才能进一步提高小电流接地选线装置选线的正确率，才能够最大限度的提高接地选线装置选线的正确率。

参考文献

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[2] 周贤伟.小电流接地选线装置在10kv厂用电系统中的应用探讨[J].科技研究，2014.