刘娟 陈岩 李迎庆

【摘 要】现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的进步。采取规范合理的线路故障查找方法是促使小电流接地系统故障检修效率得到进一步提高的有效方式，同时也是改善电力系统的运行质量、增强其运行稳定性的重要路径。然而到目前为止，关于此方面的研究并不多，亟待完善。所以本文将结合实践深层次的研究小电流接地系统单相接地故障查找方法。

【关键词】小电流接地系统；单相接地故障；查找方法；探究

引言

本文针对小电流接地系统单相接地故障查找方法的研究，结合单相接地试验，在简要阐述小电流接地系统单相接地故障的基础上，分析了小电流接地系统单相接地故障查找方法。最后通过深入分析，得出结论：小电流接地系统单相接地故障是电网故障发生几率最高的一种。从故障现象分析、单一线路单相接地式拉路查找、多条线路同相接地停运查找、现场查接地等几个方面全面分析了小电流接地系统单相接地故障的处理方法，希望对相关单位有一定帮助。

1单相接地故障试验

1.1线路概况

为了对通过信号注入法对单相接地进行判断的过程中故障指示器与信号源对故障点判断的精准度进行验证，找到解决单相接地故障判定难度高的措施。2017年9月13日，某供电公司电网的中性点处于不完全接地状态下运行时出现单相接地故障，通过试验对故障查找方法进行分析。

1.2运行环境

27号杆是此次接地故障的接地点，运用断路器投切模拟接地装置进行试验。

1.3查找过程

第一次接地试验时，采用A相400Ω电阻接地，结合试验的实际状况创建试验录波图。在C相80052接地的情况下，接地相的电场会不断减小，可正确触发故障相指示器。然而其中有一组指示器因内部注入了电流，造成其处在动作临界值，却没有进行动作。第三次试验为B相燃弧试验，在试验过程中弧光的稳定性不强，与之对应的信号源尚未启动，然而电场的变化较大，往往在1096到1908的范围内变动。波动稳态电流有效值的变化较大，其最小值与最大值分别为1.2A、36.6A。通过试验发现，三相电场的波幅比较显著，电流中变化较为显著的有且仅有接地相电流。因为此次研究对象是单相接地故障，零序电压的变幅显著，信号源没有监测到可靠性接地，所以不能准确地确定接地故障出现的详细地点。

2故障原因分析

就小电流接地系统出现中性点接触不良状况而言，之所以会出现此类接地故障，是因为中性点和地面不存在电气连接。短路接地后会形成较小电流，相关保护装置无需采取动作跳闸的方式，就能有效提升整个电力系统在运行过程中的稳定性并提高对故障的处理效率。尤其是在瞬时故障出现的大环境下，出现短路的电位甚至能实现灭弧恢复绝缘，无需专人进行处置，有助于减少用户停电次数。一系列实践结果显示，一旦小电流接地系统出现单相接地问题，尽管故障会造成电压由于接地的缘故变成零，但是对地电压会上升。通过试验结果可知，B、A、C三相之间的线电压均处在对称状态。所以在系统出现了单相接地故障问题后，可考虑使其再工作1～2h。如图所示。

B、A、C三相接地电容依次为C2、C1、C3。根据非故障线路情况可知，C相与B相自带电流与电容，而A相电路内部的电流几乎为零。由此可见，非故障线路内部零序电流都是电容电流。只对其中的故障线路进行分析时，可以把该系统的所有接地点都视为一个共同的节点，其它接地电容的电流都从此线路流出，而流入此线路的部分只是短路接地部分的电流。所以，线路发生故障时，其内部零序电流其实是对各个非故障线路的零序电流相加所得的向量，是整个电力系统内部的全部正常元件关于接地电容的累加。非故障线路电流方向取决于母线，但对于电容性无功功率而言，其方向则与之恰巧相反。根据以上分析可知，当小电流接地系统出现单相接地故障情况时，零序分量将会表现出以下特点：（1）零序网络可以通过网络内部元件和对地电容之间形成通路，并且网络中包含的零阻抗也明显偏大。（2）当电力系统中的小电流接地系统发生单相接地故障的情况时，则表现为故障点电压和前期电压相同的现象，但方向与原来反向，导致系统内部产生零序电压。（3）倘若正常元件内部产生了零序电压，它的数值和小电流接地系统将形成同样的对地电容电流，这时无功功率将变为从线路到母线的方向。（4）从故障元件内流过所有零序电流都是非故障元件相对于接地电容电流累加的结果；在这当中，无功功率的具体方向是从线路到母线的方向进行流动的。

3小电流接地系统单相接地故障查找方法

3.1小电流接地系统单相接地故障的Matlab仿真

利用Simulink搭建一个10kV小电流接地配网系统。假设系统在0.04s时在线A相1处发生单相接地故障。在中性点经消弧线圈接地系统中，按照110%过补偿考虑。对零序电流幅值比较法、零序电流比相法、首半波法进行了仿真分析，比较了各种方法的特点和适用范围。结果表明，从不接地系统和经消弧线圈接地系统中，正常线路总零序电流分量的方向和故障线路的暂态零序电流分量的方向相反。所以可以通过分析暂态零序电流分量的方向来区分故障线路和正常线路。

3.2测试绝缘强度的方法

对故障设备外观正常，但内部损坏的故障设备而言，很难通过肉眼巡视的方法找到故障点。此时，仅凭肉眼巡视的方法，几乎不可能找到发生故障的具体位置。具体方法为：解开线路搭头，并把设备逐一退出电力系统，通过相应的绝缘表，对每台设备的绝缘强度进行逐一测试，从而找到发生故障的设备。此方法的劳动强度仍然很大、查找的时间也比较长、对供电设备的可靠性也有很大影响。

3.3辅助电源法

辅助电源法也被称之为电流循迹法，此方法检查电路故障的主要原理是：当故障线路停电，并且和系统相互隔离以后，对该路段故障相和大地之间施加相应的交流辅助电源，通过故障点形成回路，并在回路中形成相应模拟故障电流，通过绝缘杆式钳形电流表，对故障发生点系统中电流的流向进行分析，并逐步靠近故障点，即可确定发生故障点的具体位置。在具体应用过程中，辅助电源法大体上可以分为两大类，一类是中高频交流电源，通过特制的钳形电流表对电流进行测量，从而最大限度上降低工频感应电流的干扰。此种检测方法的主要优势是：仪器体积小、质量轻、便于携带。但仍然存在较大缺点，比如：现场施加电压只有100V左右，在具体测试中，允许通过的电流为10mA，在小电流接系统故障检测中效果欠佳。如果电力系统中电缆比较长，且电容比较大，则在相同电压下频率越高，电流越大，因此此方法故障检查的准确率相对比较低。另一种是低频交流电源，通过正弦波逆变器把直流12V的蓄電池，转变为220V的交流电源，然后通过交流恒流调压模块控制控升压变压器的电压上升到2500V，则此时变压器输出功率可达到额定功率1000W。当发生单相接地故障时，输出电流会下降到0.4A，同时输出的电压也会迅速降低，从而起到保护电源的目的，此种故障查找方法的主要优点是测试电流比较稳定，故障查找效率高、准确率高，对电缆、电流、电容的影响度比较小，主要缺点是体积比较大，不利于随身携带。

结语

综上所述，本文结合某电力企业的具体试验，对小电流接地系统单相接地故障查找方法做了深入研究，研究表明，暂态分量中包含丰富的故障信息，且其幅值比稳态分量的幅值要大很多，一般是几倍到几十倍，因而选取暂态分量更利于选线。在故障检测过程中，要先对故障进行全面分析，然后根据具体情况，选择与之相适的故障处理方法，才能最大限度提升故障处理的效率。

参考文献：

[1]余乐，吴月.小电流接地系统单相接地故障选线方法研究[J].山东工业技术，2017（23）：212-213.

[2]孙德斌，蔡其芬，孙彤彤，等.小电流接地系统单相接地故障点查找方法[J].电世界，2017，58（5）：10-11.

（作者单位：1大庆油田有限责任公司第四采油厂

电力维修大队电工五队；

2天然气分公司油气加工四大队北II-2深冷战

北深冷变电所黑龙江；

3大庆油田水务公司八百晌水厂红岗水源变电所黑龙江）