一 、單相接地保護選線的重要性？

    在變電站（所）、開關站和發電廠中
，66千伏
、35千伏
、10千伏
、6千伏和3千伏配電線路
，是電力係統的主要組成部分。在這些電壓等級的係統中，變壓器和發電機的中性點都采取了不接地或經過消弧線圈、電阻接地的方式進行輸配電。並且在同一電壓等級的母線上又有多條輸出或輸入配電線路相連接
，大部分采用鋁（或銅）排架空引出或高壓電力電纜線引出；線路數量一般有五六條、十幾條或二三十條不等；每一條配電線路又有很多分支，按“輻射”狀架設，再與各配電變壓器連接，由配電變壓器降成“低壓”後供給廣大的用戶使用。在這類配電線路中，經常會發生相間短路、過電流（過負荷）和單相接地等故障現象。其中
，單相接地的發生率最為頻繁
，占係統總故障率的70％以上；短路故障也多為單相接地後演變成多相接地而形成的。
    “單相接地”是指配電線路上的A、B

、C三相中
，任意一相導線發生斷線落地或接觸樹木
、建築物或電線杆、塔倒地與大地之間形成導電回路；以及大氣雷電或其它原因形成過電壓
，致使配電設備的絕緣材料遭到破壞後，對地絕緣電阻明顯過低等現象。

    由於係統中主變壓器的的中性點不接地或經過消弧線圈、gaodianzujiedi。dangzaitongyimuxianshangyouduotiaopeidianxianlushi，wulunnayitiaofashengdanxiangjiedi
，doubunengyuzhubianyaqideraozuxianquanzhijiegouchenghuilu
，xianluzhongbuhuichuxianduanluheguofuhedengdadianliuxianxiang。jinyouxianluyudadizhijianxingchengdedianrongdianliufashengbianhua，biaoxianweimeiyitiaoxianluzhonghuichuxianweiruodelingxudianliu。cidianliufeichangxiao，congjihaoandaojibaihaoanhuoshuanpeibudeng，yuxianludechangduchengzhengbi；通常條件下，每公裏長的架空線路約為15毫安左右。在電力行業內把這種供電係統稱為：“小接地電流係統”或“小電流接地係統”。

　　在係統中，由於電壓互感器（PT）的一次繞組采用了Y0方式接線與係統的母線相連
，當任意一條線路發生單相接地時
，在二次繞組的三角開口都有零序電壓產生，可以設定零序過電壓報警；但不能選擇某一條線路。接地時由於非接地相線對地電壓上升可達相電壓的√3倍，當係統再伴隨有鐵磁諧振產生時，就會使相電壓升高1—5bei
，shenzhigenggao，xingchengguodianya，jiasuledianlishebeijueyuancailiaodelaohua
，suoduanleshiyongshouming
，congerdaozhijueyuanshebeibeijichuan，jiuhuichuxianliangxianghuoduoxiangtongshijiedierfashengduanlushigu，jiadaledianlishebeidesunhuaichengdu。yinci
，zaidianlixitongzhongjingchanghuifashengdianyahuganqi、斷路器爆炸
，配電變壓器燒毀，電力電纜和瓷瓶被擊穿等事故。已有的繼電保護或綜合自動化保護裝置中的“短路保護”
、“過電流保護”和“零序電流”保護，都屬於大電流啟動保護裝置；單相接地時的小電流不能驅動這類保護裝置動作，因此
，不能動作於高壓開關（斷路器）跳閘，故障線路和非故障線路也就不能被隔離。

    為了避免事故的擴大，需要及時地把故障線路與非故障線路進行區分。在變電站（所）
、開關站或發電廠中，若沒有安裝可靠的“單相接地保護選線裝置”，jiuxuyaorengongzhucilazhatingdianshizhacainengxuanzeguzhangxianlu
，youshishenzhiyaobayumuxianxiangliandesuoyoupeidianxianlulazhatingdian，cainengzhaochu。zheyangjiuhuizaochengwuguzhangxianlugongdiandezhongduan，daozhidamianjitingdian；同時，也增加了高壓開關（斷路器）的de動dong作zuo次ci數shu
，縮suo短duan了le使shi用yong壽shou命ming，降jiang低di了le供gong電dian的de可ke靠kao性xing和he供gong電dian量liang。而er在zai線xian路lu上shang要yao查zha找zhao接jie地di點dian，還hai需xu要yao把ba眾zhong多duo的de分fen支zhi線xian路lu與yu主zhu線xian路lu逐zhu次ci斷duan開kai，再zai用yong絕jue緣yuan電dian阻zu儀yi表biao測ce量liang各ge段duan或huo各ge分fen支zhi對dui地di的de絕jue緣yuan電dian阻zu值zhi，由you人ren工gong判pan斷duan故gu障zhang點dian範fan圍wei。這zhe一yi過guo程cheng非fei常chang複fu雜za
，工gong作zuo量liang很hen大da；為了人身安全
，需要設置多種安全措施，要耗費大量的人力、物資和時間，增加了電力工人的勞動強度，同時對人身還具有不安全的隱患。
    綜合以上情況說明了：在中性點采用不接地或經過消弧線圈、電阻接地方式供電的係統中，雖然能夠延長單相接地時故障線路跳閘的時間；但是卻導致了其它多條非故障線路供電的中斷，造成了更大範圍的停電以及人民生命財產的安全隱患。

    現在國家電監會和電網公司等有關管理部門對供電可靠性的要求越來越高，要求農村電網達到99.8﹪和城市電網達到99.9﹪以上才算合格
；對dui每mei一yi條tiao線xian路lu每mei年nian內nei因yin故gu障zhang而er導dao致zhi拉la閘zha停ting電dian的de次ci數shu和he時shi間jian也ye有you限xian製zhi
，在zai有you些xie地di區qu就jiu規gui定ding了le跳tiao閘zha次ci數shu超chao過guo限xian定ding指zhi標biao，每mei次ci對dui相xiang關guan管guan理li單dan位wei或huo個ge人ren罰fa款kuan200元。
    在電力係統中“變電站綜合自動化保護裝置”的應用已經很普及
，使許多變電站都已經是無人值班。由於“綜合自動化”在小接地電流係統單相接地保護選線方麵的解決方案不夠完善；所suo以yi，當dang發fa生sheng單dan相xiang接jie地di時shi
，還hai不bu能neng及ji時shi地di把ba接jie地di故gu障zhang信xin息xi準zhun確que地di上shang報bao給gei調tiao度du監jian控kong中zhong心xin，耽dan誤wu了le線xian路lu維wei護hu人ren員yuan對dui線xian路lu故gu障zhang點dian的de查zha找zhao和he維wei修xiu處chu理li。曾zeng經jing在zai一yi些xie地di區qu發fa生sheng過guo多duo起qi因yin10KVgaoyapeidianxianlufashengdanxiangjiedihouweinengjishiduandian，daozhilezaijiedidianfujinhuodongdeqitashehuirenyuanchudiansiwangdezhongdashigufasheng。geigongdianbumenzaochenglehendademafanhejingjisunshiyijibuliangdeshehuiyingxiang。

    因此，根據國家標準：GB50062-92《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規範》的要求，在 “小接地電流係統”中
，使用準確可靠的單相接地保護選線裝置是提高發展供電係統自動化水平的重要技術措施之一。

二
、國內外在這一領域的技術現狀

    小接地電流係統單相接地保護選線，是一個世界性的難題
；一(yi)百(bai)多(duo)年(nian)來(lai)在(zai)電(dian)力(li)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)一(yi)直(zhi)沒(mei)有(you)徹(che)底(di)解(jie)決(jue)。國(guo)外(wai)在(zai)上(shang)世(shi)紀(ji)初(chu)期(qi)就(jiu)有(you)許(xu)多(duo)電(dian)力(li)工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)和(he)高(gao)等(deng)院(yuan)校(xiao)對(dui)此(ci)項(xiang)目(mu)進(jin)行(xing)過(guo)大(da)量(liang)的(de)研(yan)究(jiu)，認(ren)識(shi)度(du)不(bu)但(dan)深(shen)入(ru)，技(ji)術(shu)方(fang)案(an)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)，準(zhun)確(que)率(lv)逐(zhu)步(bu)在(zai)提(ti)高(gao)。其(qi)中(zhong)，具(ju)有(you)代(dai)表(biao)性(xing)的(de)是(shi)德(de)國(guo)電(dian)力(li)工(gong)程(cheng)師(shi)巴(ba)赫(he)的(de)“首半波”理論和俄羅斯的“無功功率方向”理論。根據這些理論開發出來的裝置在電力係統中進行了使用，其選線的準確率可以達到50％左右。我國從上世紀80年nian代dai起qi開kai始shi研yan製zhi小xiao電dian流liu接jie地di係xi統tong單dan相xiang接jie地di自zi動dong選xuan線xian裝zhuang置zhi。雖sui然ran起qi步bu晚wan，但dan是shi發fa展zhan速su度du卻que很hen快kuai，目mu前qian已yi具ju有you世shi界jie先xian進jin水shui平ping。在zai國guo內nei，根gen據ju零ling序xu電dian流liu大da小xiao的de原yuan理li，采cai用yong靈ling敏min繼ji電dian器qi以yi及ji晶jing體ti管guan電dian子zi保bao護hu等deng技ji術shu，通tong過guo設she定ding零ling序xu電dian流liu動dong作zuo值zhi進jin行xing保bao護hu選xuan線xian，先xian後hou開kai發fa出chu了le多duo種zhong型xing號hao的de裝zhuang置zhi。經jing過guo多duo年nian的de使shi用yong其qi選xuan線xian的de準zhun確que率lv已yi接jie近jin50％。後來，又采用“首半波”lilunhejingtiguandianzijishuxiangjiehe
，shengchanchulejizhongbutongguigedexuanxianzhuangzhi
，zaiwoguodianlixitongzhongjinxingletuiguangshiyong，shixuanxiandezhunquelvbiqianzheyouyousuotigao，keda60％左右。進入20世紀90年代以後

，由於單片機在我國得到了普及應用。很多科技型企業開始把這種高科技的微電腦技術應用於本領域；同時
，根據華北電力學院許元恒教授提出的：“在中性點不接地（或經消弧線圈接地）的供電係統中，故障線路零序諧波電流的方向與非故障線路零序諧波電流的方向相反” 的理論為依據。先後有多家科研院所和企業開發研製出了小電流接地選線裝置。

    此後
，山東工業大學的桑在中教授
，通過研究提出了 “S注入法”理論。既：通過電壓互感器二次繞組向一次繞組反送電的方法，從低壓側向高壓母線中注入一個250Hz左右的交流電流信號
；再對每一條線路中該電流信號的大小進行檢測
、對比
，最後判斷選擇出故障線路。

    “小波分析法”是近年來出現的針對小接地電流係統單相接地保護選線的又一種新方案理論。它的原理是引用了電力係統已使用的“故障錄波器”的de基ji本ben原yuan理li。通tong過guo采cai集ji記ji錄lu單dan相xiang接jie地di時shi各ge線xian路lu的de高gao次ci諧xie波bo電dian流liu的de波bo形xing，然ran後hou再zai由you電dian腦nao軟ruan件jian分fen析xi對dui比bi
，找zhao出chu電dian流liu波bo形xing與yu其qi它ta線xian路lu電dian流liu波bo形xing差cha別bie較jiao大da的de線xian路lu，判pan定ding為wei故gu障zhang線xian路lu。根gen據ju這zhe種zhong方fang法fa研yan製zhi的de裝zhuang置zhi已yi在zai部bu分fen座zuo變bian電dian站zhan中zhong進jin行xing試shi用yong。但dan是shi效xiao果guo仍reng不bu理li想xiang。選xuan線xian的de準zhun確que率lv不bu到dao50%。還有待進一步地試驗和完善。

    在變電站綜合自動化微機保護裝置中，對於單相接地保護
，大部分采用的原理還是早期的零序電流過電流設定原理。即：在線路保護裝置的單元中增設了零序電流過電流保護；與yu短duan路lu保bao護hu和he過guo流liu保bao護hu的de原yuan理li一yi樣yang
，靠kao設she定ding電dian流liu的de啟qi動dong值zhi進jin行xing保bao護hu選xuan線xian。這zhe種zhong方fang式shi
，曆li史shi早zao已yi經jing證zheng明ming是shi非fei常chang不bu可ke靠kao的de。另ling有you一yi部bu分fen綜zong合he自zi動dong化hua微wei機ji保bao護hu裝zhuang置zhi中zhong，雖sui然ran配pei備bei了le獨du立li的de小xiao電dian流liu單dan相xiang接jie地di選xuan線xian裝zhuang置zhi

，但dan是shi由you於yu選xuan線xian的de可ke靠kao性xing差cha和he元yuan件jian不bu配pei套tao等deng多duo種zhong原yuan因yin
，大da部bu分fen沒mei有you正zheng常chang投tou入ru使shi用yong。還hai有you部bu分fen綜zong合he自zi動dong化hua廠chang家jia
，因yin裝zhuang置zhi中zhong接jie地di選xuan線xian部bu分fen不bu準zhun確que

，而er擔dan心xin用yong戶hu對dui其qi成cheng套tao裝zhuang置zhi的de質zhi量liang產chan生sheng懷huai疑yi
，隻zhi好hao選xuan擇ze配pei置zhi其qi他ta專zhuan業ye生sheng產chan單dan相xiang接jie地di保bao護hu選xuan線xian裝zhuang置zhi廠chang家jia的de產chan品pin。由you於yu多duo種zhong技ji術shu原yuan因yin專zhuan業ye廠chang家jia的de選xuan線xian裝zhuang置zhi也ye不bu可ke靠kao，在zai使shi用yong過guo程cheng中zhong也ye經jing常chang出chu現xian誤wu選xuan。

三

、已有技術可靠性差的原因分析

    由於主變壓器二次側三相繞組的中性點不接地（或經過消弧線圈
、電阻接地）
，當線路中的任意一相接地時，沒有與變壓器的繞組構成回路（或電阻很大），就不能形成電流（或很小），在故障線路和接地點就不會有大電流流過。僅有線路與大地之間所形成的電容電流，它與線路的長度成正比，10KV的線路每公裏約有15mA左右。

    影響保護選線準確性的關鍵原因就在於一個“小”。因(yin)為(wei)接(jie)地(di)時(shi)的(de)電(dian)流(liu)很(hen)小(xiao)，從(cong)幾(ji)毫(hao)安(an)到(dao)幾(ji)十(shi)毫(hao)安(an)或(huo)幾(ji)百(bai)毫(hao)安(an)，最(zui)大(da)也(ye)隻(zhi)有(you)幾(ji)安(an)培(pei)
，與(yu)供(gong)電(dian)線(xian)路(lu)中(zhong)的(de)幾(ji)百(bai)安(an)培(pei)或(huo)數(shu)千(qian)安(an)培(pei)的(de)負(fu)荷(he)電(dian)流(liu)相(xiang)比(bi)
，相(xiang)差(cha)數(shu)千(qian)倍(bei)或(huo)數(shu)萬(wan)倍(bei)；線路中故障時的電流與非故障時的電流相比沒有明顯的區別；youyinweihenduodianliuhuganqideceliangwuchasuochanshengdebupinghengdianliuyuandayujiedishidelingxudianliuzhi


，xianyoudejidianbaohuhezonghezidonghuabaohudengshebei，bunengqufenshiguzhangjiedidianliuhaishifuhedianliudebodong。lingwai，dangjiediguzhangfashengshi，bujinguzhangxianluduidiyoudianrongdianliu

，erfeiguzhangxianluduiditongshiyeyoudianrongdianliu
，zheyangbujinyaoceliangguzhangxianludedianrongdianliu，haiyaoceliangfeiguzhangxianludedianrongdianliu，bingyaojinxingqufen，nandugengda。zaiyixiedaxingshuniubiandianzhanzhong，suiranpeidianxianlujiaoduo，yebijiaochang，jiedishinenggouxingchengjiaodadedianrongdianliu
；但是，接地電流較大時，又容易在故障點產生弧光

，導致二相或三相線路發生短路事故。因此，國家有關部門明確規定：對於接地電流大於10A的係統，要裝設消弧線圈或電阻。以此來減少接地點的過度電流
，避免產生弧光；這zhe樣yang就jiu使shi故gu障zhang線xian路lu接jie地di點dian的de電dian流liu更geng小xiao
，故gu障zhang特te征zheng更geng加jia的de不bu明ming顯xian。又you因yin電dian力li係xi統tong是shi強qiang電dian場chang和he強qiang磁ci場chang的de環huan境jing
，幹gan擾rao信xin號hao很hen大da，往wang往wang把ba接jie地di信xin號hao給gei淹yan沒mei了le
；再加上接地時，係統會經常發生鐵磁諧振，改變了故障線路與非故障線路零序電流的方向，采用“零序諧波電流的方向”判斷故障線路的理論被否定。

    根據值班人員反映的情況
，采用“S注入法”進行保護選線的裝置，導致選線不準確的主要原因是：1
、裝置向高壓係統中所能“注入”的信號能量有限，電流太小，與電力係統的大電流相比顯得是微不足道的
，實際上變電站的諧波幹擾信號比它大的多；2、受供電係統的大小，線路的多少、長短以及母線段運行方式的變化等多種條件製約
；3、受故障點接地電阻的影響；當故障點為高電阻接地時，流過故障線路的信號電流就很微弱，其它非故障線路若較長時，反而比故障線路的電流信號還要強許多倍；4
、電能損耗很大，在使用過程中造成電壓互感器溫度升高發熱，電能表計量誤差和容易引起其它保護裝置誤動
；這zhe種zhong頻pin率lv的de電dian流liu在zai電dian力li係xi統tong中zhong是shi有you害hai的de
，對dui電dian能neng的de質zhi量liang產chan生sheng影ying響xiang。所suo以yi
，很hen多duo使shi用yong過guo該gai類lei型xing裝zhuang置zhi的de，現xian在zai都dou已yi經jing放fang棄qi了le，又you在zai尋xun求qiu新xin的de方fang法fa。

    由於多種原因，采用1-2種“理論”hefangfazuoweizhuangzhidegongzuoyuanlihepanduanfangfa，haibunengbaozhengbaohuxuanxiandezhunquexing。muqian
，jinguanguoneiwaiyiyouhenduoqiyehekeyanyuansuo，kaifashengchanleduozhongleisidebaohuxuanxianzhuangzhi，dankekaoxingdoubugao。zhunquelvnenggoudadao90﹪以上的裝置為數還很少。還需要更多的企業和科技人員努力探索。