1.1. 用途

　　本装置适用于3KV－66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地选线，可广泛用于发电厂、变电所及大型厂矿企业的供电系统作为线路和母线单相接地故障报警或用于单相接地保护跳闸。

1.2. 特点

　本装置与国内其它厂家产品相比，具有如下特点：

² 国内首家采用综合判据选线理论与方法，应用模糊决策理论确定选线结果，选线精度大大提高。

² 国内首家采用双CPU结构，一个CPU负责管理键盘，液晶显示，通信等人机接口；一个专门负责数据采集，运算，接地选线处理，大大提高了系统的可靠性和快速性。

² 采用高速CPU，数据采集、运算、逻辑判断、控制输出等速度快，精度高，自带“看门狗”(Watchdog)电路，抗干扰、自检及自恢复等能力强。

² 采用大屏幕全汉字显示，直观、明了、操作方便。

² 对母线和出线接地故障均可给出告警信号并显示、保存有关信息。

² 有记忆功能，可存储多次最近发生的故障信息，掉电后不丢失。

² 通过菜单提示和面板按键整定，调试和维护简单、方便。

² 硬件、软件冗余设计，抗干扰能力强。

2. 装置功能

接地选线　　

可完成3KV－66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地选线。 故障报警　　

当发生线路或母线单相接地故障、系统谐振故障、装置失电时产生报警信号。

保护跳闸（可选）

当发生线路单相接地故障后，经延时产生跳闸信号，切除故障线路。此项功能可由用户通过键盘设置，延时时间可由用户通过键盘整定。

消谐功能（可选）

当检测到系统出现谐振时，通过输出消谐驱动信号对系统谐振进行消除。

显示功能

以中文方式显示实时时钟、装置运行状态、系统配置参数、接地或谐振故障的母线或线路序号，故障起止时间等。

设置功能

通过汉字菜单提示用户设置或修改母线参数、线路参数、实时时钟、通信方式、整定时间、系统有无消弧线圈、系统有无保护跳闸等。

 通讯功能

装置具有完善的通信功能， RS－232、RS－485通讯接口和通信速率可通过菜单选择。

故障追忆功能

可追忆查询最近多次接地故障和多次谐振故障。

装置在线自检功能

本装置在正常工作下可在线自检，发现装置故障后及时报警并显示故障类型。

打印功能

可自动打印故障信息。打印机可通过菜单设置选择是否使用。

3. 装置工作原理

3.1. 小接地电流系统概述

在中性点非直接接地电网中通常有以下三种方式，即中性点不接地方式；经消弧线圈接地方式；经电阻接地方式，此类系统在发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压基本保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许再继续运行1～2小时，而不必立即跳闸，这是采用中性点非直接接地运行的主要优点，但是在单相接地后，其他两相的对地电压要升高倍，对设备的绝缘造成了威胁，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起全系统过电压。为了防止故障的进一步扩大，应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。

因此，在单相接地时，一般只要求选择性地发出信号，而不必跳闸。但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。

另外一种情况是，当中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大，就会在接地点产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压极大增加。在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故扩大。为此，我国采取的措施是：当各级电压电网单相接地故障时，如果接地电容电流超过一定数值(35kV电网为10A，10kV电网为20A，3～6kV电网为30A)，就在中性点装设消弧线圈，其目的是利用消弧线圈的感性电流来补偿接地故障时的容性电流，就可以减少流经故障点的电流，以致自动熄弧，保证继续供电。

该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的，造成单相接地保护装置动作情况复杂，寻找故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关，靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压，给继电保护的功能实现增加了困难。

所以当电缆线路较长、系统电容电流较大时，也可以采用经电阻接地方式，即中性点与大地之间接入一定阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。中性点经电阻接地的方式有高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地等三种方式。这三种电阻接地方式各有优缺点，要根据具体情况选定。

3.2. 三种接地方法的特点

3.2.1. 中性点不接地系统的特点：

① 在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压。

② 在非故障相的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的方向为由母线流向出线，即零序电流超前零序电压90°。

③ 在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线，即零序电压超前零序电流90°。

3.2.2. 中性点经消弧线圈接地系统的特点：

① 当采用完全补偿方式时，流经故障线路和非故障线路的零序电流都是本身的电容电流，电容性无功功率的实际方向都是由母线流向出线，在这种情况下，利用稳态零序电流的大小和功率方向都无法判断出哪一条线路上发生了故障。

② 当采用过补偿方式时，流经故障线路的零序电流将大于本身的电容电流，而电容性无功功率的实际方向仍然是由母线流向线路，和非故障线路的方向一样，在这种情况下，首先就不能用功率方向来判断故障线路；其次由于过补偿度不大，也很难利用零序电流大小的不同来找出故障线路。

3.2.3. 中性点经电阻接地系统的特点：

① 可以有效地抑制弧光接地过电压。这对运行多年的、设备绝缘弱点较多的老电网，或具有直配发

电机的电网，或绝缘较低的电缆网络，均有提高运行安全可靠性的明显作用。

② 可以降低设备绝缘水平，提高经济效益。对于电缆、干式变压器等投资较高的设备，降低绝缘水平的经济效益十分明显。

③ 运行方式灵活。为提高城市电网的供电可靠性，不少用电线路及用户常由多路电源供电，在线路切换时，往往会改变系统的电容电流，从而影响消弧线圈的调谐方式，而采用中性点经电阻接地方式，则无此弊病。

④ 发生永久接地时，能迅速切除故障，具有明显的安全性。可以防止间隙性电弧接地过电压和谐振过电压等对设备的损害。

3.3. 本装置选线原理

3.3.1. 中性点不接地系统的选线原理

装置实时检测所有在线的PT开口三角电压，即母线零序电压，和各段母线上所带出线的零序电流，运用DFT算法计算出母线零序电压和出线零序电流的大小和相位，通过判断零序电压的大小、零序电流的大小、及各量之间的相位关系，运用“多重判据”、“突变筛选”等算法，确保了选线的准确，并可以排除最大可能的错误。

具体过程如下：装置检测到某段母线的零序电压大于该段母线设置的故障启动电压时，随即检测该段母线上所带出线的零序电流大小，并从中选择3个最大电流，与其他相对较小的电流作比较，看有无相应的大小关系，接着比较其相位，将初步确定的出线再与母线比较相位，看是否满足不接地系统的相位关系。即零序电压超前零序电流90°时，选出线；反之，则选母线。

3.3.2. 中性点经消弧线圈接地系统的选线原理

经消弧线圈接地系统中，在发生单相接地时，消弧线圈会将一个电感电流叠加在故障点流过的电容电流上，使故障点的电容电流被补偿，因此接地线路的基波零序电流方向和非接地线路的基波零序电流方向相同，不能用零序电流方向来判断接地线路。用零序电流5次谐波分量的大小和方向来判断接地线路，由于其值较小，选线结果也不理想，本装置采用线路有功功率大小来判断故障。在非故障线路上，由于消弧线圈的补偿作用，使其电流很小，有功功率损耗也很小。而故障线路一般呈金属性接地，接地电流在消弧线圈内部阻抗和线路阻抗存在的情况下，产生较大的有功功率损耗。故本装置以有功功率损耗的大小来作为接地选线的依据。

该装置具体选线方法如下：

装置实时检测所有在线的PT开口三角电压，即母线零序电压，和各段母线上所带出线的零序电流，当某一段母线电压大于故障启动电压时，随即检测其上所带出线的零序电流的大小和与零序电压之间夹角，计算其产生的有功功率，如下公式：

式中T为积分周期。

有功功率损耗计算如下：

式中：Ps为线路总的有功功率损耗，也即本装置要设定的值；

      K为线路有功功率损耗的可靠系数，通常K=0.8～1.0；

      PL为消弧线圈的有功功率损耗值，由消弧线圈厂家提供，通常小于100W。

3.3.3. 中性点经电阻接地系统的选线原理

因为中性点经电阻接地系统在发生单相接地时，其出线电流和母线电压的相位关系与中性点不接地系统的相位关系相同，只是由于中性点电阻的存在，使得中性点的电压偏移与不接地系统略有差别。装置通过内部软件进行调节，使得其在中性点经电阻接地系统中也有很高的选线准确率。