提高配網(wǎng)小電阻接地零序保護(hù)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(shí)間，有效避免了配電網(wǎng)因接地故障導(dǎo)致電壓升高進(jìn)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(diǎn)和不足，并提出了提高小電阻接地零序保護(hù)的可靠性策略。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)小電阻接地；零序保護(hù)；可靠性

中圖分類號(hào)：TM863 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 中性點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(zhǎng)短的兩段且極性相反，并按照Z(yǔ)型連接法將三相繞組連成星型。其接線工作原理為：對(duì)于正、負(fù)序電流相當(dāng)于激磁阻抗，繞組流過(guò)的激磁電流很小，系統(tǒng)呈高阻抗?fàn)顟B(tài)；而對(duì)于零序電流則相當(dāng)于漏抗，在繞組上沒(méi)有產(chǎn)生很大的壓降，呈現(xiàn)低阻抗?fàn)顟B(tài)。

1.2 優(yōu)點(diǎn)

相對(duì)于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地這兩種方式，中性點(diǎn)小電阻接地方式的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）在單相間接性弧光接地時(shí)，可有效限制工頻過(guò)電壓及設(shè)備經(jīng)受過(guò)電壓的時(shí)間，同時(shí)通過(guò)電阻釋放殘余電荷，不會(huì)因發(fā)生二次燃弧時(shí)而造成過(guò)電壓，從而保護(hù)了電網(wǎng)設(shè)備絕緣水平；（2）中性點(diǎn)小電阻和對(duì)地電容相當(dāng)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(shí)合閘而發(fā)生諧振的條件，從而抑制了諧振過(guò)電壓；（3）結(jié)合線路零序保護(hù)，可快速精準(zhǔn)選出故障線路，快速切斷故障線路不影響其他正常線路運(yùn)行。

2 小電阻接地零序保護(hù)動(dòng)作特性及存在不足

在中性點(diǎn)小電阻接地方式中，一般會(huì)采用饋線零序電流保護(hù)和接地變后備零序電流保護(hù)配合切除接地故障。當(dāng)線路發(fā)生接地故障而饋線零序保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，接地變后備零序保護(hù)則會(huì)動(dòng)作隔離整條母線，從而實(shí)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(diǎn)小電阻接地方式時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大電流，不同的接地故障對(duì)零序保護(hù)的動(dòng)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(shí)，故障電流很大，且流過(guò)故障饋線和接地變的零序電流是一樣的。饋線零序保護(hù)作為主保護(hù)和接地變零序保護(hù)作為后備保護(hù)相配合，可以很好的配合，出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)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(shí)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(huì)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(huì)造成饋線零序保護(hù)拒動(dòng)，但容易引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)。而在相繼接地故障中，由于饋線零序保護(hù)在動(dòng)作切除故障時(shí)的時(shí)間差，有可能會(huì)造成接地零序保護(hù)越級(jí)動(dòng)作。

3 提高小電阻接地零序保護(hù)可靠性的措施

基于上述中性點(diǎn)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(hù)的可靠性的策略。

3.1 合理選擇中性點(diǎn)電阻。從以上分析可得，中性點(diǎn)電阻的大小主導(dǎo)了零序電流大小，且和系統(tǒng)過(guò)電壓的倍數(shù)相關(guān)。所以，合理地選擇中性點(diǎn)電阻至關(guān)重要。從限制弧光過(guò)電壓倍數(shù)、減少故障電流、保護(hù)動(dòng)作可靠性及人身安全與通信干擾等各方面考慮，中性點(diǎn)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(guò)濾器的方式獲取零序電流，但由于三相CT的伏安特性、勵(lì)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(duì)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(hù)的靈敏度，但需注意避免其發(fā)生飽和。

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

結(jié)語(yǔ)

中性點(diǎn)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(wèn)題，且故障選線簡(jiǎn)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(xiàn)

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