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DQZHAN技術訊：論述！智能接地配電系統應用中需要解決的關鍵技術問題

我國配電網大都采用中性點非有效接地方式，即使長久性單相接地，也可以保持正常的線電壓為用戶維持一段時間供電。

在單相接地故障處理方面的研究和關注點大都聚焦在單相接地選線和定位方面，已經取得了一些研究成果，但是選線和定位并非單相接地故障處理的全部內容，因為單相接地時經常伴隨著電弧，在未準確獲知電弧已經可靠熄滅的情況下，很難做出跳閘還是維持供電的決策。

智能接地配電系統是一種有效的解決方案，它不僅有助于解決小電流接地系統單相接地選線和定位困難問題，并且熄弧更加可靠。

為了方便實際應用，本文重點論述智能接地配電系統應用中需要解決的關鍵技術問題。

1?智能接地配電系統的基本原理

智能接地配電系統的核心是配置智能接地裝置并通過斷路器接入變電站中。

當檢測到發生單相接地后，智能接地裝置控制接地故障相金屬性接地，從而可靠熄滅電弧。

經短暫延時后斷開金屬性接地以判斷是否為長久性接地，若是瞬時性單相接地故障則不進行后續步驟，處理完畢。

若是長久性單相接地故障則控制中性點投入中電阻以增大接地點上游的零序電流實現單相接地選線和定位；選線和定位完成后，退出該中電阻，然后：

1）對于瞬時性單相接地故障少的地區，可控制接地故障相再次金屬性接地從而可靠熄滅電弧，此時相應的配電子網即工作在金屬性單相接地的無電弧**狀態，可以**地為用戶供電，為負荷轉移爭取寶貴時間，保障用戶的供電可靠性。

2）對于瞬時性單相接地故障頻發的地區，為了不至于擴大故障的影響范圍，一旦確定為長久性單相接地，在選線和定位過程中應通過零序保護驅動相應開關跳閘，切除長久性單相接地故障，而不再控制接地故障相再次金屬性接地。

2 關鍵技術問題

2.1軟開關

X相接地開關的組成見圖1。其中，K1、K2為開關，R為過渡電阻。

圖1 X相接地軟開關的構成

當需要將X相金屬性接地時，先控制合開關K1，將該相過渡到經電阻R接地，然后再控制合開關K2，實現X相金屬性接地。上述過程稱為“軟導通”。

當需要斷開X相金屬性接地時，先控制分開關K2，將該相過渡到經電阻R接地，然后再控制分開關K1，實現相與地徹底斷開。上述過程稱為“軟開斷”。

接地故障相的軟導通和軟關斷控制可以有效抑制操作過程可能發生的強烈暫態過程，避免對電氣設備的損害。

接地故障相的軟導通控制還可及時發現單相接地選相錯誤，若合錯相可以及時終止后續過程，并打開K1，重新進行單相接地選相。這樣就可以有效避免因選相錯誤導致兩相短路接地的風險，使其具有單相接地故障選相的容錯和糾錯能力。

2.2?智能接地裝置的結構形式

為了適應不同場合的安裝需求，智能接地裝置可以采取以下3種結構形式。

2.2.1?結構一：開關柜結構

若變配電站內有足夠的空間，智能接地裝置可采用開關柜安裝的方式。

開關柜結構的智能接地裝置可以采用單獨組柜安裝方式，也可以和其他開關柜（如KYN28柜）并柜安裝，需敷設高壓電纜、控制電源、電壓信號、通信線纜。

對于自帶接地變壓器（簡稱接地變）和消弧線圈的情形，智能接地裝置由2臺柜體組成，需要占用2個間隔。柜體寬度分別1200mm和1000m，即總寬度為2200mm。

對于利用變電站內接地變和消弧線圈的情形，智能接地裝置由1臺柜體組成，需要占用1個間隔。

2.2.2?結構二：戶外箱式變壓器結構

若變配電站室內沒有有足夠的空間，智能接地裝置可采用戶外箱式變壓器（簡稱箱變）式結構。

戶外箱變結構的智能接地裝置安裝在變配電站室外，通過高壓電纜和出線開關連接，其結構示意見圖2。需敷設高壓電纜、控制電源、電壓信號、通信線纜。

圖2 戶外箱變結構智能接地裝置

2.2.3?結構三：柱上箱變結構

若變配電站內空間有限，無法在地面安裝智能接地裝置，可采用體積小，重量輕的柱上箱變式結構的智能接地裝置。

柱上箱變結構智能接地裝置的組成和安裝示意分別見圖3和圖4。

圖3 柱上箱變結構智能接地裝置的組成

圖4 柱上箱變結構智能接地裝置的安裝

2.3智能接地裝置的接入方式

無論何種結構形式，智能接地裝置都宜經過一臺斷路器（稱為“接入斷路器”）接入母線，當智能接地裝置內部故障時，該斷路器跳閘切除智能接地裝置。

根據系統配置情況及變配電站的物理空間，智能接地裝置接入系統可以采用圖5所示的4種方式。

方式一：適用于現場有可用備用出線柜的情況。此種情況下，智能接地裝置可以采用結構一（開關柜安裝）和結構二（戶外箱變）的安裝方式，并獨占一臺出線斷路器。

這種方式具有可靠性高的優點，但是變電站需減少一條饋線。

方式二：利用現場的接地變壓器出線柜的情況。此種情況下，智能接地裝置可以采用結構一（開關柜安裝）和結構二（戶外箱變）的安裝方式，共用一臺出線斷路器。

這種方式不需要占用變電站出線間隔，但是接地變子系統故障時也會造成智能接地裝置停運，智能接地裝置故障時也會造成接地變子系統停運。

方式三：智能接地裝置采用結構一（開關柜安裝）和結構二（戶外箱變）的安裝方式，從一條10kV出線T接，共用一臺出線斷路器。

這種方式不需要占用變電站出線間隔，但是饋線故障導致其出線斷路器跳閘時會造成智能接地裝置停運，智能接地裝置故障時也會造成饋線停運。

方式四：在變配電站內沒有空間的情況下，智能接地裝置采用結構三（柱上箱變）的安裝方式接在饋線上。

這種方式不需要改變變電站內原有配置，但是可靠性較差。饋線故障導致智能接地裝置接入位置停電時會造成智能接地裝置停運，智能接地裝置故障時也會影響饋線正常供電。

2.4繼電保護

當智能接地裝置內部故障時，配置在接入斷路器的繼電保護裝置必須迅速動作，使該斷路器跳閘切除含有故障的智能接地裝置。

而對于瞬時性單相接地故障少的地區配電網發生了長久性單相接地的情形，智能接地裝置*終將其控制成為金屬性單相接地狀態維持為用戶短暫供電，此時若該配電子網絡的某個健全相又發生了接地，則構成兩相短路接地。在這種情況下，應當由接地饋線上的相應斷路器跳閘，而不應由智能接地裝置的接入斷路器跳閘。因為即使智能接地裝置的接入斷路器跳閘，因饋線上長久性接地仍存在，并不能切除故障而仍需要相應饋線斷路器跳閘，并且智能接地裝置的接入斷路器跳閘后，該配電子網絡的其余健全饋線將喪失智能接地裝置的作用。

對于接入方式一和方式二，比較容易區分出智能接地裝置等內部故障與配電網上發生了兩相短路接地，可采用的判據為：

若接入斷路器處流過兩相及以上短路電流，則可判定為智能接地裝置等內部故障，此時瞬時速斷保護動作跳閘切除故障。

若接入斷路器處僅流過單相短路電流，則可判定為配電網上發生了兩相短路接地，此時不啟動瞬時速斷保護，而僅啟動延時速斷保護（延時時間大于饋線斷路器的動作時間），而由饋線斷路器保護動作跳閘切除故障，隨后接入斷路器即可返回。

對于接入方式三和方式四，因與饋線共用出線斷路器，上述判據對于智能接地裝置等內部故障與配電網上發生了兩相短路接地的區分雖然不能****地實現，但是絕大多數情況下還是可以實現的：

當除了智能接地裝置接入的饋線以外的其余饋線上或饋線間發生了兩相短路接地故障時，上述判據仍能可靠地區分出智能接地裝置等內部故障與配電網上發生了兩相短路接地。

當智能接地裝置接入的饋線與其他饋線間發生了兩相短路接地故障時，上述判據仍能可靠地區分出智能接地裝置等內部故障與配電網上發生了兩相短路接地。

只有當智能接地裝置接入的饋線上發生了兩相短路接地故障時，上述判據不能區分出智能接地裝置等內部故障與配電網上發生了兩相短路接地。

2.5**性

智能接地配電系統可有效避免因間歇性弧光接地處理不及時而引發的兩相短路接地故障。

雖然將接地故障相強制金屬性接地，會使健全相對地的電壓水平升高，但這是一種穩定狀態，健全相對地不會超過線電壓水平，絕緣裕量很大，不會造成健全相對地絕緣擊穿。

而在間歇性弧光接地情況下，隨著電弧熄滅和重燃會產生強烈的暫態過程，所引起的健全相對地的暫態過電壓水平有可能高達4.0p.u．以上，是造成健全相對地絕緣擊穿而引發兩相短路接地的主要原因。

3 結語

智能接地配電系統是單相接地故障處理的有效手段，發生單相接地故障時，可及時可靠熄滅電弧，并且便于實現選線和定位。

接地故障相的軟導通和軟關斷控制可有效抑制操作過程可能發生的強烈暫態過程，并避免因選相錯誤導致兩相短路接地的風險，且具有很好的糾錯性，保證*終正確選相。

智能接地裝置可以采取開關柜結構、戶外箱變結構和柱上箱變結構這3種結構形式，無論何種結構形式，智能接地裝置都宜經過接入斷路器接入母線，接入方式有4種。

配置于接入斷路器的繼電保護，宜區分出智能接地裝置等內部故障與配電網上發生了兩相短路接地，前者瞬時動作，后者延時動作。