单相接地故障选线装置：革新小电流接地系统安全运行 CNR222-156

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了单相接地故障选线装置：革新小电流接地系统，有效提升了作业效率与安全水平。我国3~66kV中低压配电网广泛采用小电流接地方式，这种方式在提高供电稳定性方面有实际效果。但单相接地故障发生时，非故障相电压升高，可能引起绝缘击穿，进而发展为两相接地短路，对电网安全构成威胁。

传统的人工拉路法处理单相接地故障，需要逐条线路试拉，不仅降低供电稳定性，还增加了误操作风险。故障选线不及时，可能造成设备损坏和停电范围扩大。

基于这一现实需求，项目组开发了单相接地故障选线装置，目标是实现稳定、及时地识别并切除故障线路，减少故障对电网和用户的影响。

存在问题

• 选线准确率低。小电流接地系统故障电流微弱，传统方法难以在复杂接地系统中准确判断故障线路。
• 处理效率不高。人工拉路法需要逐条试拉，耗时较长，延长了停电时间。
• 误操作风险大。人工操作依赖经验，存在误判和误拉非故障线路的可能。
• 故障记录不完整。传统方式对故障过程记录有限，不利于事后分析和责任追溯。
• 运行方式适应性差。部分选线方法受零序电压电流互感器影响，在不同运行方式下表现不稳定。

创新目标

研制一种适用于中性点不接地、经消弧线圈接地和经大电阻接地系统的单相接地故障选线装置，利用暂态信号检测技术，在故障发生时迅速识别并切除故障线路，防止故障扩大，同时具备完备的跳闸轮切机制和故障记录功能，能够接入配网自动化系统实现区段定位和隔离。

技术方案

装置基于暂态信号检测技术，通过分析单相接地故障的暂态特征实现选线。核心方法包括暂态零序电流群体比较法、暂态无功功率方向法和有功功率方向法。暂态零序电流群体比较法比较所有出线暂态零序电流的幅值与极性，判断故障线路；暂态无功功率方向法比较零序电流与零序电压的极性关系，识别接地故障方向；有功功率方向法利用消弧线圈的有功损耗和阻尼电阻产生的有功分量，实现故障选线。

操作流程上，装置实时采集各出线零序电流和零序电压信号，故障发生后启动暂态分析，综合三种方法给出选线结果。确认故障线路后，装置按预设逻辑执行跳闸或轮切，并永久保留故障记录，供后续查询和分析。

创新亮点

• 暂态信号检测：利用故障暂态特征进行选线，在复杂接地系统中仍能保持较高识别成功率。
• 多方法综合判断：暂态零序电流群体比较法、暂态无功功率方向法和有功功率方向法相互配合，提高选线可靠性。
• 跳闸轮切机制：具备完备的跳闸轮切逻辑，可在故障发生时迅速切除故障线路，防止故障扩大。
• 故障记录永久保留：装置永久保存故障记录，便于事后分析和运行维护。
• 适应性强：不受运行方式、零序电压电流互感器影响，可应用于配网自动化系统，实现单相接地故障区段定位和隔离。

落地应用效果

该装置投入运行后，显著提高了巡检人员的工作效率，减少了因单相接地故障处理不当引发更严重事故的可能，供电可靠性得到提高，停电时间明显缩短，为电气设备提供了有效保护。同时，装置的研发和投运为电网35kV及以下电力电缆及架空线路的过电压故障监测及安全运行提供了科学、稳定的技术手段。

产出物：单相接地故障选线装置，适用于35kV及以下线路接地保护，可接入配网自动化系统。

适用场景：3~66kV中低压配电网，中性点不接地、经消弧线圈接地和经大电阻接地系统，以及35kV及以下电力电缆及架空线路的过电压故障监测。

常见问题

Q：该装置适用于哪些接地系统？

A：适用于中性点不接地、经消弧线圈接地和经大电阻接地系统。

Q：装置如何保证选线准确性？

A：采用暂态零序电流群体比较法、暂态无功功率方向法和有功功率方向法综合判断，提高选线可靠性。

Q：装置能否接入配网自动化系统？

A：可以，装置能够应用于配网自动化系统，实现单相接地故障区段定位和隔离。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。

本文由中广研创新整理。