处理小电流接地故障的新思路

中低压配电系统的中性点，一般采用不接地或经消弧线圈接地方式，称为小电流接地系统。该系统中发生单相接地故障时，尽管故障分量不大，但由于其他两相对地电压升为线电压，在没有消弧线圈的情况下，如果发生间歇性弧光接地，由于中性点没有电荷释放通路，会引起过电压，系统绝缘受到威胁，容易发展为相间短路。因此，及时对接地线路采取隔离措施很重要，现在的变电站对这种接地故障，都采取了不同手段的选线措施。为此在已有选线措施的基础上，进一步结合其他技术对接地故障处理措施进一步优化，使故障造成的停电影响降到最低。

1 重合闸技术的应用

重合闸技术已经广泛应用在所有电压等级的架空线路保护中，运行实践表明，重合闸技术对提高电力系统的安全稳定运行，以及供电可靠性都起到不可忽视的作用。那么是否可以将重合闸技术引入到小接地故障处理中呢？

首先需要分析接地故障的时间分布情况，根据资料统计，架空线路绝大多数故障是瞬时故障，连续记录到的接地故障录波报告中，340次接地故障的录波记录中有2次是直接的永久性接地故障，另有2次是电弧接地发展为相间接地，其余的336次均没有发展为永久性故障，占全部故障的98。82%。在336次瞬时故障中，有101次超过2 s，有24次超过10 s，最长的一次持续时间达到5 min。如表1所示。

表1　接地故障持续时间统计

不妨将上面的统计情况分成两个处理区段，A区段的故障持续时间很短，电弧可以很快自动熄灭，甚至小接地选线装置还没有发出试跳命令，故障已经消失。

B类型接地故障有一定持续时间，这种故障大多数情况下可以自行熄灭，但在某种情况下，电弧还有一定的顽固性，有的持续10 s以上。其中B2类根本就是永久性故障，无法自行消除。

由上面的统计可得到如下结论：A类故障不需要重合闸，因为还没有等到选线措施起作用，它已经自行消失，甚至连选线措施都不需要。

而B1类型故障因为有一定持续时间，所以在故障还未消除时，采取措施切除故障使接地点的电弧熄灭，然后再合上开关即可继续正常运行。假设选线装置可以在1 s内选出故障线路，且选跳成功，然后经过1 s再重合开关成功，那么就相当于使得3～300 s的接地故障在2 s内得到解决，而由此缩短了接地电弧的持续时间，也就减少了弧光谐振和由接地电弧发展为相间故障的概率，对配电网的可靠运行有一定的现实意义。

B2类型故障属于永久性故障，重合闸后故障依然存在。可以在接地选线装置中，设置2次跳闸来隔离故障。

综上所述，在选线装置中增加一个重合闸环节，就可以使得所有选线装置动作的情况下，40％以上的故障强度减弱。对于B0类型故障，客观地说因为选线试跳和重合闸的短暂停电，对故障消除的意义不大，实践中可以调整选线试跳时间和重合闸时间加以优化。对于B2类型故障，经过重合闸依然存在，那么可以提醒运行人员，线路中确定存在永久性接地故障。

重合闸技术对接地故障的意义在于，与选线技术配合，及时熄灭接地电弧，在瞬时性故障情况，重合闸成功后馈线继续供电，可提高供电可靠性。那么对于永久性接地故障情况下，又如何缩小故障带来的负面影响，提高供电可靠性呢？

2 馈线自动化技术的应用

馈线自动化技术是配电自动化领域的一部分，在设有馈线自动化系统的配电网中，每条馈电线路都被分成若干个线路段，段与段之间用馈线分段开关相连，而馈电线路对侧又往往与另一变电站相连，对于两侧都有电源的馈电线路，一般都在线路中某个分段开关处，断开形成单侧供电的情形，如图1所示。

基于配电网络的这一特点，就可以通过某种手段将故障区段找到，从而减小由于故障造成的停电损失。以电压重合型馈线系统为例，具体实现途径如下。

在每个分段开关对应的重合装置上，配置如下的功能；当分段开关两侧均无压时，可以延时跳闸，分段开关一侧有压，另一侧无压时经延时合闸（即恢复性合闸），合闸瞬时监测到故障分量，立即跳闸并闭锁再次合闸。当线路中C段发生永久性接地故障时，线路的断路器经选线跳闸和重合闸后，零序电压依然存在，于是断路器再次被跳开，此时线路中A、B、C、D线段失压，于是：

t1延时后，a、b、c三个分段开关因各自重合装置两侧失压而跳开。

t2延时后，由配电自动化系统发令合上线路出口断路器，线路没有出现零序电压。

t3延时后，a处重合装置合上相应分段开关线路，没有出现零序电压。

t4延时后，b处重合装置合上相应分段开关线路，出现零序电压，b处分段开关立即跳闸。至此，已经使整个配电线路中未发生故障的区段恢复供电，而发生故障的C区段也得到隔离。而D区段中在因为无故障，d处的重合装置因为单侧有压，在t5延时后，也可以合闸继续供电。
由上面的故障处理流程不难看出，用馈线自动化技术处理永久性故障的关键因素，在于每个开关动作时间的配合，首先，每个重合装置因开关两侧均无压而自行跳闸脱扣的时间，要大于重合闸时间(trc)，而从线路出口到线路中段的恢复性合闸时间需要呈递进式循序合闸，即t4 > t3 > t2 > t1 > trc，反过来，由于C段失电而需要d处重合装置重合的时间，则需要从对侧变电站的出口开关处递推得到，这就需要重合装置能够识别其恢复性重合闸的方向，进而确定其合闸的时间。目前智能型重合装置，可以通过电压判据，方便地解决这个问题。在具有通讯功能重合闸上实现该功能时，则可以实时地将各个重合装置所采集的电气特征传给配电总站，由配电总站统一指挥各个重合装置的动作。