電力系統中性點接地方式及其零序保護

查曙光（華能新疆能源開發有限公司塔什店發電廠，新疆　庫爾勒　841011）

電力系統中性點接地方式及其零序保護

查曙光
（華能新疆能源開發有限公司塔什店發電廠，新疆庫爾勒841011）

電力系統中性點是指發電機、變壓器的中性點且指變壓器Y形接線，通常情況下，接地中性點管理方式主要有兩種，中性點不接地和中性點接地，而中性點接地根據接地方式不同又可以分為中性點經消弧線圈接地以和中性點直接接地。本文主要介紹了中性點三種接地方式的特點及其在單相接地故障發生時，常見零序保護方式及其特點。

中性點接地方式；零序保護；電力系統

0　前言

電力系統中絕大多數故障都是單相接地故障。為提高其動作靈敏性，均裝設專門的接地保護裝置。該裝置構成簡單，易于實現。通常反映接地故障時的零序電流和電壓，稱為零序保護裝置。零序保護裝置的裝設可以使相間短路的保護接線用電流互感器不完全星形接法來實現，簡化了設備。而中性點不接地、中性點經消弧線圈接地系統在發生單相接地故障時，由于故障電流小，線電壓仍然對稱，系統還可以持續運行1-2小時，故稱為小電流接地系統。除非有特殊要求，該系統的接地保護才作用于跳閘，否則接地保護只作用于信號，提醒運行人員注意。下面就本人在工作學習過程中的知識點，做一簡單介紹。

1　中性點運行方式及其特點介紹

1.1中性點不接地系統

當出現故障時，造成單相接地現象，單向回路短路，造成使故障相動作電壓降低為零，同時非故障相電壓相對升高，成為高線電壓。而中性點電壓由于發生偏移變化，等同于一相電壓。接地點電流也因此產生變化，等同于非故障相對地電容電流的和，而數值也因此成為正常運行時單相對地電容電流的3倍。雖然出現中性點的偏移導致電相、電壓以及電流的變化，但線壓仍然以對稱的形式存在保證對稱供應，可以連續繼續運行2小時以上。此外，由于中性點發生接地現象，導致接地容性電流的產生并且較強，因此導致接地點在一定范圍內產生電弧，對周邊安全造成影響。此種方法為小電流接地系統方法，通常針對與電流相對較小的電力系統，如6kV以下系統。

1.2中性點接地系統

1.2.1中性點經消弧線圈接地系統

當采用中性點經消弧線圈接地系統時，其正常運行狀態下電壓、電流以均衡、對稱額形式存在。當出現故障時，導致單向接地現象的產生時，與中性點不接地相似單向回路短路，造成使故障相動作電壓降低為零，同時非故障相電壓相對升高，成為高線電壓。而中性點電壓由于發生偏移變化，等同于一相電壓。但不同的是，通過利用消弧線圈，將其電壓作用進行控制補償，通過補償將產生感性電流與接地點產生的非故障相對地電容電流進行補償和疊加，在電流數值上總體上小于中性點不接地系統的電容電流。系統故障狀態下，雖然出現中性點的偏移導致電相、電壓以及電流的變化，但線壓仍然以對稱的形式存在保證對稱供應，可以連續繼續運行2小時以上。

1.2.2中性點直接接地系統

采用中性點直接接地實現三相電壓平行控制，因此三相電壓和電流一直保持對稱。當出現單向接地現象時，不同于中性點不接地和經消弧圈接地導致中性點以單相的存在，其中性點電壓不變，仍然保持為零，只有故障相停止，其他非故障相由于對地電壓未發生變化，其電流也不變，進而穩定的運行。故障相經過接地后，導致單相與接地中性點形成單相短路，進而觸發單相短路時保護裝置，實現跳閘等控制動作，實現故障單相的局部控制。中性點直接接地系統運行穩定，故障影響范圍較小，同時沒有產生電弧效應，大大保障了接地點范圍的安全。由于中性點接地成本控制和管理先對復雜，因此適用于較大工程，如110kV以上等超高壓系統，通過采用該系統，一方面提高保護效果；另一方面可以降低運行損失成本。

2　零序保護

2.1中性點不接地系統的零序保護

單相接地時，中性點成以單相電壓存在，影響系統內三相電力系統，因此系統內都會出現零序電壓，而短路點的零序電壓即為相電壓。

2.1.1零序電流保護

當零序電流繼電器感應到零序電流時將動作發出信號。為防止單相接地電流較大造成重大影響，通常將保護裝置也接于零序電流濾過器形成的零序回路中，對交大電流進行控制。

2.1.2方向性零序電流保護

一般情況下故障線路與非故障線路零序功率方向會有所不同，因此在使用充分利用這個特點，對零序功率方向繼電器要采用方式接入進行控制，必須采用正極性接入，防止誤動或拒動。

2.1.3絕緣監察裝置

絕緣監察裝置對接地后出現的零序電壓進行監測，并進行延時動作與信號的發生。運行期間可以利用線路始端五次諧波零序電流異常，對故障線路進行判別，實現有效的監測。

2.2中性點直接接地系統零序保護

采用中性點直接接地系統時，正常情況下零序電流不存在，而接地時則會產生很大的零序電流和零序電壓的變化。系統中一旦出現接地短路，必然導致零序電流的產生。因此可以通過安裝零序電流互感器對接地導致的零序電流信號進行監測。此外，零序電壓發生的變化也可以通過利用零序電壓過濾器進行監測，通過采用一種或兩種監測均可以實現對接地現象的監測。

（1）零序電流保護。當電力系統運行過程中出現不對稱時，由于平行線路間的影響，將導致臨近線路零序電流的異常產生，造成繼電器誤動作。為此，一般情況況下通過設置限定值或方向元件來提高監測精度，防止誤判誤動。

（2）零序方向電流保護。當單相接地短路時，將導致零序電流的方向發生了變化，將出現反向零序電流，為此，需要零序方向元件，加強對零序電流方向的判別，形成方向保護。同時，由于故障帶的零序電壓會隨著傳輸距離衰減，因此離故障點越遠，零序電壓越低，由于零序功率方向繼電器沒有死區，因此保護也相對全面。

3　結束語

由上可知，電力系統發生了單接地故障，必然出現零序電流及零序電壓。通過對零序電流和零序電壓的監測和管理可以有效的實現對接地故障的監測和處理，保障電力系統的穩定運行。

［1］賀家李主編.電力系統繼電保護原理［M］.水利電力出版社.

［2］李駿年主編.電力系統繼電保護［M］.中國電力出版社.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.155

查曙光（1968-），大專，繼電保護技師，主要從事繼電保護檢修、和電測儀表校驗工作。