三角接法和星形接法图 浅析零序电流选线法在电网中的应用

　　摘要：三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。随着长期的发展和实践按，我国电力系统在长期的运行中总结出了不少应对故障线路选线的方法，零序电流选线法时其中之一。基于这种原理的自动选线装置一般是对各馈线加装零序电流互感器，利用互感器检测发生单相接地故障的零序电流选出故障线路。这种方法简单、易行，基本上能满足选型艾诺的准确性。本文现就零序电流选线法在电网中的应用做合理探讨与浅要分析。
　　关键词：零序电流;消弧装置;选线法;互感器
　　一、零序选线法原理概述
　　利用互感器检测发生单相接地故障的选线装置特别适用于配电网中性点对地绝缘系统，只要配电网单相接地电流满足零序电流互感器灵敏度的要求，可以准确地检测出发生单相接地的故障线路。在目前我国大多数以架空线路为主的配电网，特别是农村电网，目前采用中性点对地绝缘的接线方式仍居多数，因而这种接地选线方式仍然大有可为。但是随着电网的发展，我国电力系统对配电网电容电流进行了全面治理，大多采用消弧线圈进行补偿。但是随着电网的发展，我国电力系统对配电网电容电流进行了全面治理，大多采用消弧线圈进行补偿。特别时大量的自动跟踪补偿消弧装置在电网中得到应有，一些自动跟踪补偿消弧装置由于结构上进行了完善，可以工作在过补偿、欠补偿和全补偿三种状态，这对限制配电网过电压、促使接地电弧可靠熄灭起了很大的作用，但这也带来了一些不利的方面，即电网经自动跟踪补偿消弧装置补偿后，有时故障点的残流变得非常小，以至于线路的零序电流很小，小到不能满足电流互感器的灵敏度。那么基于零序电流选线的接地选线装置就选不出故障线路，如某变电站原来安装有基于零序电流选线的选线装置，后来由于变电站投运了ZXB系列自动跟踪补偿消弧装置，后把接地残流补偿到非常小，原来的接地的选线装置就不能正常工作。
　　单相接地故障时零序电流具有的特点是，当系统发生单相接地故障时，同一电压等级的母线及出现上都将出现相同的零序电压。Iol为接地线路的零序电流，R是自动补偿小户型爱哪去装置的限压电阻，它的作用是防止接地瞬间可能发生的谐振现象，K为自动补偿消弧装置由微机控制的接触器接点，当发生单相接地时，K延时闭合短接电阻R而变为消弧线圈直接接地完全补偿方式。
　　在电阻R被短接前，故障线路零序电流中含有有功电流分量，而非故障线路零序电流中则没有有功电量分量，为此可以巧妙利用电阻短接前的很短一段时间内，检测各出现路零序电流中的有功电流分量的大小，并以此来判别接地故障线路。
　　二、基波电量解析
　　在小电流接地系统中，当发生永久性单相接地故障时，流过故障点的接地电流中含有暂态分量、高次谐波分量和基波分量等三种物理量，基波电流中含有有功电流和无功电流分量，而基波电流同时又可分为零序、负序和正序分量等。
　　以上三种电流分量中的多个分量，以及有功功率、零号导纳和相对相位等，均可被用来构成不同原理的接地保护。
　　为实现小电流接地系统接地保护的选择性，首先应该掌握发生单相永久性接地故障时，电网中的基波零序电压的变化和线路中基波零序电流的分布状况。
　　1、基波电压的变化。
　　在小电流接地（中性点不接地和谐振接地）系统中，假定正常运行情况下的三相电压对称平衡，三相对地电容相等，同时忽略三相对地点到和消弧线圈的有功损耗，便可得到电网的等值接线图。
　　当C相发生单相永久性接地故障时，由于系统的零序阻抗甚大，此时电网的各项合中性点的对地电压的变化亦产生设计值。
　　在此情况下，若利用绝缘监视电压表和传统的零序过电压保护，只能只是故障的相别，而不能指示出具体的故障线路，所以运行人员只好借助“试拉闸”的方法，以检出与清楚接地故障。这样，及时在配备重合闸的条件下，也会对非故障线路造成短时间的停电，同时给用户和电网的安全运行带来不便。
　　2、基波零序电流的分布。
　　对于中性点不接地和谐接地的电网，当发生永久性单相接地故障时，两者基波电压的变化情况相同，但是在故障点的接地电流方面，两者情况有所不同。
　　在中性点不接地的电网中，利用基波零序电流方向保护有可能检出故障线路。不过，在电网的最小运行方式下，只有当故障点的总电容电流达到最长线路电容电流3～4倍时，才能实现继电保护的选择性。实际上，许多电网的结构比较复杂，满足不了这个条件。同时，限于物理模拟的灵敏度较低，国内外的运行经验表明，零序电流方向保护便不能群补正确动作了。
　　近代的微机接地保护放弃了零序电流绝对值的概念，利用“群体比幅”原理构成的接地保护，克服了物理模拟缺点，从而解决了中性点不接地电网中对故障线路的选择性问题。
　　当谐振接地电网中发生单相接地故障时，流过故障点的电流中所含的基波零序电流，由有功电流和无功电流两个分量组成。无功电流的大小和方向，是随着消弧线圈补偿状态的不同而改变的；而有功电流分量却与消弧线圈的补偿状态基本无关，并始终和零序电压保持相同的相位。
　　除以上讨论的基波电量外，故障电网中的一些其他物理量也可用来构成微机接地博湖。例如近年来国外研制成功的零序导纳等微机接地保护，具有灵敏度高等特点，对于高阻接地故障和间歇电弧接地故障，均可有效地检出。
　　此外，利用交流电量瞬时值的概念，对小电流接地系统发生单相接地故障时的电压和电流（含有功分量和无功分量）进行分析，也可以得到与上述分析相同的结构。当谐振接地系统发生单相接地故障时，电压与电流的计算公式与向量图中有关各量之间，在过、欠补偿状态下有比较清晰的对应关系。另据分析，当故障点经过不大于500Ω的电阻接地时，在电网中性点不接地的情况下，随着阻值的增大，单相接地故障电流显著减小；而谐振接地情况下，则变化很小，可见，故障点电阻对接地保护的灵敏度有明显的影响。不过，在分析过程中若能进一步提高阻值，同时给出中性点电压的变化情况就更好的。
　　三、有功电流接地保护
　　当带凝望发生单相永久性接地故障时，残流中的基波有功分量与零序电压同相，其数值主要有电网的接地电容电流等参数确定，该接地电容电流的相位领先零序电压90°。所以，故障点的参与电流在零序电压上的投影便等于它自身的有功分量。
　　DESIR检出故障线路的唯一性，源于只用所有馈线的零序有功电流总和的相应作为参考相位。所以，此种接地保护既不要求测量零序电压，也不需要专用的传感器，只要利用现有的电流互感器就足够了。
　　四、结束语
　　我国生产的预调式自动跟踪补偿消弧线圈，为了能在过补偿（或欠补偿）时靠近谐振点正常运行，同时使电网中性点的位移电压又不超过额定相电压的15%，一般都在消弧线圈的接地端串入一个（线性或非线性的）限压电阻，该电阻除了其限压作用外，还可用来检测故障线路。