中國電工技術學會定于2016年7月10~11日在北京鐵道大廈舉辦“2016第十一屆中國電工裝備創新與發展論壇”，主題為“電工行業十三五規劃研究與解讀”，并設“智能制造與電工裝備行業的轉型升級”“智能開關設備的關鍵技術與最新發展”兩個分論壇。

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國網浙江樂清市供電公司運維檢修部的研究人員林餘傑、胡朋傑、胡茜，在2015年第11期《電氣技術》雜志上撰文指出，我國經濟實力的不斷提升在很大程度上推動了我國配電網絡事業的壯大及發展，因此，地下電纜的使用也随之增加。在電容電流不斷增高的情況下，由于弧光存在的間歇性以及難于自動熄滅性，引發了很多短路或者過電壓安全事故。

本文主要探讨科學進行小電流接地故障選線的主要原理，并分析了小電流接地故障選線技術的驗證試驗，以期提升電力系統供電的安全性和可靠性，使其更好的為社會和人民服務。

1.前言

技術的更新使得不同類型的選線技術層出不窮，但是由于我國目前在選線裝置的具體使用方面具有不足之處，加之缺乏具有綜合性能的驗證及對比試驗，導緻我國在小電流接地故障的選線方面仍然存在總體效果并不樂觀的問題。

主要原因體現為：不同生産廠家的選線裝置具有不同否認原理和性能，即使是廠家相同，其在各個應用場合的裝置在性能方面也存在一定的差異性。由于缺乏統一的标準，導緻選擇時出現了盲目性，選線效果難以達到預期要求。

2.科學進行小電流接地故障選線的主要技術

2.1傳統模式下的選線技術

（1）根據諧波法進行選線：故障線路諧波産生的零序電流相比較無故障線路而言具有方向相反和幅值較大的特征，同時，可對不同線路不同次數的諧波電流采用平方求和的方式後比較幅值，區分故障線路能夠有效提升選線的靈敏度；

（2）根據工頻産生的零序電流進行選線：對于中性點未實現接地模式的系統出現單相模式的接地故障，故障線路中的工頻産生的零序電流具有大于健全線路的幅值；故障線路與健全線路相比，其具有最大的有功分量，同時，方向相反，可根據上述原理等選擇線路[1]。

2.2行波選線技術

由于單相産生的接地故障會存在線模分量以及零模分量的電流、電壓行波，健全線路中産生的初始性電流行波是故障行波産生的折射行波，而故障線路産生的初始性電流行波除了故障行波之外，還包括其産生的反射行波。

當系統存在的出線≥3條時，無論是零模或者是線模行波，故障線路産生的初始性電流行波的幅值情況均大于健全線路，同時具有相反的極性，根據上述原理可進行選線[2]。

2.3注入電流選線技術

采用中電阻方式的原理：采用中電阻方式從本質上來說，其和殘流增量模式的選線法具有一緻性。采用中電阻方式的原理：利用開關在消弧線圈側邊并聯電阻1個，當瞬時性接地故障發生時，不投入使用電阻。

當永久性接地故障發生時，則在延時後将開關閉合并進行電阻投入。通過這樣的方式，可根據有功電流隻會在故障線路中流過進行選線。

但是應該注意，如果接地故障為金屬性，其故障線路中的零序電流發生變化。在故障點具有過渡電阻時，所有出線産生的零序電流都會發生變化，其中以故障線路發生的變化最為明顯[3-4]。

小擾動方式：在接地時小範圍以及短時更改失諧度（消弧線圈），當工頻的諧振點呈現出非對稱時，故障線路中的失諧度和零序電流之間實現約束關系，健全線路恰好相反，故障線路是零序電流發生最大變化的線路。

2.4暫态選線技術

（1）根據零序暫态的電壓電流進行選線：比較零序電流産生的幅值，故障線路産生的暫态電流的幅值相比較健全線路而言更大些；根據功率方向進行選線：暫态功率在健全線路中，呈現母線流往線路的流向，故障線路的流向則恰好相反；比較零序電流具備的極性，故障線路和健全線路各自産生的暫态電流具有相反極性，故障線路與其他的出線具有反極性，若全部出線顯示同極性，則說明母線産生了接地故障。

（2）故障線路中産生的零序能量具有最大函數幅值，同時具有與健全線路呈相反模式的極性，因此，可以根據該原理進行選線。

3.小電流接地故障選線技術的驗證試驗的操作過程及結果分析

3.1試驗操作過程

選擇變電站中的一條10kV出線開展人工接地的科學試驗，對其在接地故障情況下（單相）選線的準确性進行驗證。在線路的末端處設定接地點，接地相選擇C 相。本試驗包括國内10個選線裝置廠家，共有項目5個，具體包括有單相模式下的金屬性、高阻、水阻、弧光、經草地等5個接地方式，接線操作見圖1。

圖1 接線操作示意

本試驗形成的接地故障有效次數為12次，其中，金屬性有5次、弧光有3次、水阻和草地方式分别有2 次。其中，5kΩ的單相高阻因故障電阻較大，未生成較有效的接地故障，未啟動任何選線和監測絕緣裝置。其中，各種故障的代表性電氣量情況如表1所示：

表1 各種故障的代表性電氣量情況

上述所有具有有效性的接地故障中，基本模拟了全部電流電壓信号在正常狀态下的條件，隻有兩次金屬性故障進行了零序電壓相關信号極性的反接場景模拟。為驗證不同選線裝置于不同環境下性能的情況，特将所有具有有效性否認接地故障的實驗全部實施評價。

3.2對試驗結果的分析

采用字母A-J代表本實驗選擇的10個選線裝置廠家各自的選線裝置。通過測試，每次測試所得結果詳見如下表2。下表中不準确代表選線結果不全部正确，但包括正确結果；“-”代表裝置為統計或未參與試驗；标有※的故障表示非理想化的狀态。

表2 有效接地故障試驗選線結果情況

選擇表2中的第9、10兩組接地故障作為代表，在本試驗中呈現出的波形情況為圖2所示。其中，I1、I3 及I4 ：正常線路産生的零序電流，I2：故障線路産生的零序電流；因D裝置及其他裝置是按照2組接地故障方式（水阻）進行測試，故圖2（a）表示：D裝置選線過程中所注入電流信号，圖2(b)表示：B裝置産生的擾動信号以及H裝置注入的電流信号情況。

圖2 水阻接地故障的波形

總之，采用注入電流以及暫态方式有較好的選線效果，采用故障工頻及諧波量方式的選線策略總體上的選線效果欠佳。

根據上述結果分析其原因主要包括以下方面：

（1）故障産生的零序電流具備的暫态分量相比較于穩态分量而言要大很多，由于能量大，即便是在電壓過零過程中出現故障，也可形成相當于工頻産生的零序電流大小的暫态電流量。

（2）有功分量方式因故障點形成有功電流特别小，因此，極易受到各種影響。

（3）通過注入電流的原理進行選線的可靠性會受到電流注入的幅值影響。

4.結束語

綜上所述，由于小電流在接地故障中具有很多種類的選線技術，其裝置也較複雜，為有效提升電力系統供電的安全性和可靠性，做好小電流接地故障的選線工作及其驗證十分關鍵。我國現階段主要以暫态和注入電流方式的選線技術具有較高的選線精度，可有效滿足實際應用需求。

在實際工作中，會對小電流接地故障選線效果以及裝置性能産生影響的因素比較多，除選線标準之外，還有現場安裝、裝置設計以及維護等諸多影響因素。因此，相關單位還應做好其他影響因素的控制盒管理工作，進而促使選線裝置技術充分發揮作用。

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