开闭所微机保护装置为什么要选暂态小电流接地选线？

选型解答

引言

聚仁电力的暂态接地选线装置可用于开闭所的场景里。开闭所作为配电网中承上启下的关键节点，承担着电能的汇集、分配与转供职能。然而，一个长期困扰运行人员的问题是：当开闭所某条出线发生单相接地故障时，如何快速、准确地找出故障线路？传统的解决方案并不理想。中性点不接地系统采用零序功率方向法判线，理想状态下准确率也不过70%至90%，且与零序电流方向性关系密切，极易误判。谐振接地系统采用五次谐波电流法更是不可取。许多用户因此陷入“用了也麻烦、不用也麻烦”的尴尬境地，选线设备长期闲置，只能回到手动拉闸试验的原始方法。开闭所不同于变电站——出线回路密集、电缆线路居多、负荷波动频繁，对接地选线的要求更高、挑战更大。正是在这样的背景下，暂态小电流接地选线技术逐渐从学术研究走向工程实践，成为开闭所微机保护装置中一项越来越受重视的功能。

开闭所微机保护装置

场景应用：开闭所为什么更需要暂态选线

电缆线路的电容电流更大

与架空线路相比，电缆线路的对地电容更大，发生单相接地时产生的电容电流更为显著。但传统的稳态选线方法恰恰在处理电容电流时存在灵敏度不足的问题，尤其是在经消弧线圈接地的系统中，消弧线圈的补偿作用会进一步削弱稳态故障特征。

出线多意味着选线难度大

开闭所往往有十几路甚至几十路出线，故障线路与非故障线路之间的电气量差异被稀释，传统的比幅比相法在回路数较多时准确率明显下降。

间歇性接地和弧光接地频发

电缆线路的绝缘老化、接头松动等问题容易引发间歇性接地或弧光接地故障。这类故障的稳态特征极不稳定，但暂态信号却异常丰富。

供电可靠性要求高。

开闭所下游往往连接着重要用户，不允许长时间带故障运行，也不允许拉路选线时误停非故障线路。这就对选线的速度和准确性提出了刚性要求。

应用案例

案例一：贵州某供电局农网改造项目

贵州某供电局供电范围超过三万平方公里，农村电网安全隐患突出。该局采用基于暂态分量法原理的小电流接地保护装置，经过近两年的运行验证，装置能够检测各类接地故障，并根据故障类型有选择性地快速切除故障线路，选线准确率达到100%，能正确跳闸，显著缩短了系统带故障运行的时间--4。这一案例充分说明了暂态选线技术在复杂电网环境中的可靠性。

案例二：某矿业公司多级开闭所供电系统。

该企业供电系统包含1座220kV变电站和6座10kV开闭所。在多级开闭所的供电架构下，区内外接地故障的区分一直是难点，传统选线装置误选、误动作情况严重。通过引入基于暂态原理的综合选线系统，在各开闭所分别安装选线装置，并将选线信息通过以太网上传至后台监控系统，由后台根据逻辑关系综合判断真正的接地线路。这一方案解决了多级开闭所之间的选线协同问题。

案例三：暂态选线配合跳闸功能的工程实践

小电流系统中性点采用非直接接地方式，单相接地时稳态电流数值很小，但暂态过程中的暂态信号数值很大，特征明显。基于这一优势，在高准确率选线的基础上开发了跳闸逻辑并投入实际应用，实现了从“只选不跳”到“选跳一体”的功能升级，进一步缩短了故障切除时间。

常见问答

问：暂态选线与稳态选线到底有什么区别？

答：稳态选线利用的是故障发生后的稳态零序电流、电压信号，其幅值较小（一般仅为数安培），在消弧线圈接地系统中还会被补偿进一步削弱。暂态选线利用的是故障发生瞬间的暂态过渡过程信号——此时系统对地电容与故障点之间发生充放电，产生振幅比稳态基频大很多倍的高频暂态分量-。暂态电流幅值可达数百安培，检测可靠性远高于稳态信号。打个比方：稳态选线像是在平静的湖面上寻找涟漪，而暂态选线是在石子刚入水、水花四溅的瞬间锁定落点。

问：暂态选线能解决消弧线圈接地系统的选线难题吗？

答：能。这是暂态选线突出的优势之一。暂态信号频率较高，此时消弧线圈呈现高阻抗，相当于开路，对暂态量几乎不起作用。因此暂态选线不受消弧线圈补偿度的影响，可同时适用于中性点不接地和经消弧线圈接地系统。

问：暂态选线装置需要配置专门的零序电流互感器吗？

答：建议配置。普通保护用电流互感器在一次电流低于50%额定值时误差已无法保证。小电流接地系统的电容电流往往只有几安培甚至更小，普通互感器根本测不准。专用零序电流互感器的线性测量范围应从mA级起步。

总结

暂态小电流接地选线技术之所以在开闭所微机保护装置中越来越受到重视，归根结底在于它解决了传统稳态选线方法的以下几个问题。

• 它解决了“信号弱”的问题：暂态电流幅值是稳态电流的几倍到几十倍-，不再依赖于微弱的工频信号，检测灵敏度大幅提升。
• 它解决了“怕消弧线圈”的问题：暂态信号频率高，消弧线圈对其几乎不起作用，装置可同时适用于不接地和经消弧线圈接地系统。
• 它解决了“怕间歇性接地”的问题：配电网中普遍存在的间歇性接地、弧光接地恰恰会产生更丰富的暂态信号，选线可靠性反而更高。
• 它解决了“怕误动”的问题：综合利用多种暂态判据进行综合判断，克服了单一原理的局限。