提高配網(wǎng)小電阻接地零序保護的可靠性探究

伍梓超

摘 要：10kV配網(wǎng)小電阻接地方式可快速地切斷配電線路故障，縮短線路故障時間，有效避免了配電網(wǎng)因接地故障導(dǎo)致電壓升高進而損害電氣設(shè)備，提高了供電的可靠性。本文在闡述10kV配電配電網(wǎng)小電阻接地原理的基礎(chǔ)上，分析其優(yōu)點和不足，并提出了提高小電阻接地零序保護的可靠性策略。

關(guān)鍵詞：中性點小電阻接地；零序保護；可靠性

中圖分類號：TM863 文獻標志碼：A

1 中性點小電阻接地方式概述

1.1 原理分析

主要由接地變和小電阻構(gòu)組成了中性點小電阻接地方式，接地變的容量和小電阻的選擇需相匹配。系統(tǒng)的中性點由接地變提供，一般采用Z型接地變。如圖1所示，每相鐵芯柱上的繞組分成同樣長短的兩段且極性相反，并按照Z型連接法將三相繞組連成星型。其接線工作原理為：對于正、負序電流相當于激磁阻抗，繞組流過的激磁電流很小，系統(tǒng)呈高阻抗狀態(tài)；而對于零序電流則相當于漏抗，在繞組上沒有產(chǎn)生很大的壓降，呈現(xiàn)低阻抗狀態(tài)。

1.2 優(yōu)點

相對于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地這兩種方式，中性點小電阻接地方式的優(yōu)點在于：（1）在單相間接性弧光接地時，可有效限制工頻過電壓及設(shè)備經(jīng)受過電壓的時間，同時通過電阻釋放殘余電荷，不會因發(fā)生二次燃弧時而造成過電壓，從而保護了電網(wǎng)設(shè)備絕緣水平；（2）中性點小電阻和對地電容相當于并聯(lián)，破壞了電網(wǎng)由于PT鐵芯磁滯飽和、線路斷線及斷路器不能同時合閘而發(fā)生諧振的條件，從而抑制了諧振過電壓；（3）結(jié)合線路零序保護，可快速精準選出故障線路，快速切斷故障線路不影響其他正常線路運行。

2 小電阻接地零序保護動作特性及存在不足

在中性點小電阻接地方式中，一般會采用饋線零序電流保護和接地變后備零序電流保護配合切除接地故障。當線路發(fā)生接地故障而饋線零序保護拒動時，接地變后備零序保護則會動作隔離整條母線，從而實現(xiàn)故障切除。但要注意，由于10kV配電網(wǎng)出線較多，而采用中性點小電阻接地方式時會產(chǎn)生很大電流，不同的接地故障對零序保護的動作影響不同。

2.1 單回線路接地故障

單回線發(fā)生接地故障時，故障電流很大，且流過故障饋線和接地變的零序電流是一樣的。饋線零序保護作為主保護和接地變零序保護作為后備保護相配合，可以很好的配合，出現(xiàn)保護誤動或拒動的概率幾乎為零。

2.2 多回線路接地故障

2.2.1 兩回同相接地故障（圖2）

2.2.2 兩回線路異相接地故障

兩回線路異相同時接地故障和同相接地故障正好相反，由于故障電流相位不一樣，每饋線零序電流會提高，但接地變的零序電流卻比任一回饋線的零序電流小很多。這樣雖然不會造成饋線零序保護拒動，但容易引發(fā)保護誤動。而在相繼接地故障中，由于饋線零序保護在動作切除故障時的時間差，有可能會造成接地零序保護越級動作。

3 提高小電阻接地零序保護可靠性的措施

基于上述中性點小電阻接地系統(tǒng)存在的不足，本文提出了以下提高配網(wǎng)小電阻接地零序保護的可靠性的策略。

3.1 合理選擇中性點電阻。從以上分析可得，中性點電阻的大小主導(dǎo)了零序電流大小，且和系統(tǒng)過電壓的倍數(shù)相關(guān)。所以，合理地選擇中性點電阻至關(guān)重要。從限制弧光過電壓倍數(shù)、減少故障電流、保護動作可靠性及人身安全與通信干擾等各方面考慮，中性點電阻合理取值范圍在9.6Ω～14.5Ω。

3.2 改善零序電流獲取方式。傳統(tǒng)的架空線路一般采用零序電流過濾器的方式獲取零序電流，但由于三相CT的伏安特性、勵磁電流等差異原因產(chǎn)生的不平衡電流影響零序電流精度。對于目前更多采用的電纜饋線，可采用零序電流互感器方式，將一次零序電流直接轉(zhuǎn)換成二次零序電流，大大提高保護的靈敏度，但需注意避免其發(fā)生飽和。

3.3 上述兩點主要是從保護動作配合或升級硬件設(shè)施方面來改善中性點小電阻接地系統(tǒng)不足的問題，未能解決問題的根源。而通過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，從保護原理出發(fā)，根據(jù)多回線路接地故障的特點，研發(fā)新型的零序電流自適應(yīng)微機保護監(jiān)控機，才能從根本上提高中性點小電阻接地系統(tǒng)的供電可靠性。

結(jié)語

中性點小電阻接地系統(tǒng)可消除不接地系統(tǒng)及經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)這兩種接地方式存在的問題，且故障選線簡單快速，廣泛應(yīng)用在10kV配電網(wǎng)中。如何從根本上提高其可靠性，今后仍需電力系統(tǒng)技術(shù)人員更多的努力。

參考文獻

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