小電阻接地配電網零序保護的改進研究

楊熠 易錫洋

（國網湖南省電力有限公司醴陵市供電分公司，湖南 株洲 412000）

對于配電網運行系統而言，在基于中性點經小電阻接地的情況下，與中性點不接地系統或經消弧線圈系統相比，單相金屬性接地故障發生情況下所對應的故障電流水平較高，基于零序過流保護能夠實現對故障的快速切除，對確保城市配電網系統運行安全性、可靠性水平有非常重要的意義與價值。

一、阻容比閉鎖零序過流保護判據

在將阻容比閉鎖條件引入小電阻接地配電網零序過流保護過程中對零序保護方案進行改進時，定義零序過流保護所對應零序電流整定值為3I0.set，阻容比系數門檻值定義為K0.set，則可以將過流保護判據用如下式（1）進行表示：

如上式（1）所示針對阻容比閉鎖零序過流保護的判據可以使用專用零序TA，也可適用于保護自產零序電流。但基于零序電流精度受高阻接地故障檢測因素的影響，推薦選用專用零序TA。在接地故障檢測能力達到600.0Ω 單位的情況下，所對應故障零序電流為10A 左右。在此基礎之上，定義小電阻接地配電網零序保護過程中所對應的專用零序TA 典型變比為100/1，按照二次值進行折算結果為100.0mA。同時，目前技術條件支持下，多數廠商保護裝置所對應精工電流普遍維持在20.0mA 水平，因此可以確保對故障零序電流測量的準確性。但在應用保護三相TA 自產零序電流的情況下，考慮到TA 變比水平較高的實際情況，保護裝置精工電流水平為20.0mA，則在針對小電阻接地配電網零序保護高阻接地故障進行檢測時可支持最大單位為300.0Ω，無法契合預期水平。

二、保護性能

（一）選擇性

正常運行狀態下，非故障線路阻容比理論取值為0，故障狀態下線路所對應阻容比高于系統常量且存在明顯區分度。同時，參考上式，系統對地電容參數、中性點接地電阻會在一定程度上對阻容比閉鎖條件產生影響，因此可以以此為依據對故障以及非故障狀態線路進行準確區分。

（二）速動性

在改進三段零序過流保護的過程當中，阻容閉鎖條件并不會受到零序過流段以及過流速斷的影響，這也就意味著阻容閉鎖不會影響隔離嚴重故障所對應的速動性。在對阻容比進行計算時，需要提供一周波數據，基于微機保護得到具體阻容比取值，整體耗時在20.0ms 以內，對接地配電網條件下零序過流段的動作時間無明顯影響。

（三）靈敏性

在引入阻容比閉鎖條件改進零序保護的過程當中，可以顯著提高中性點經小電阻接地系統的故障檢測能力，對600.0Ω 高阻接地故障有良好的檢測適應性。同時，從零序電壓精度限制的角度上來看，對于二次額定取值100.0V 開口三角電壓而言，零序電壓下限應當達到1.0V 以上，此狀態下專用零序的測量精度是能夠符合具體要求的。

（四）可靠性

在小電阻接地配電網零序保護改進過程當中，引入阻容比閉鎖條件的最突出優勢在于剔除了TA 以及TV 極性的影響，因此較方向閉鎖條件而言更具可靠性。同時，考慮到專用零序TA 所對應變比較小，有較高的測量精度，因而能夠確保高阻故障檢測的可靠性水平。

（五）不平衡影響

以10kV 配電網為例，負荷側變壓器均屬于△接線，遵循基爾霍夫電流定律，三相負荷電流總和為0，從這一角度上來說，即便三相負荷電流不平衡，也不會導致零序電流的產生，這也就意味著阻容比閉鎖零序過流保護受三相負荷電流不平衡因素的影響是可以忽略的。同時，受TV 中性點偏移因素影響所致電壓不平衡現象會導致零序電壓的產生，且水平較高，尤其在以中性點經小電阻接地方式替代傳統意義上經消弧線圈接地方式的情況下，TV 中性點常涉及到串入消諧設備的問題，這導致配電網在運行期間面臨一定水平的零序電壓問題。而在高阻接地故障作用下，零序電壓水平在1.0V～2.0V區間，應通過對TV中性點進行直接接地處理的方式預防偏移問題的產生。在此基礎之上，考慮中性點小電阻阻尼因素的影響，中性點經小電阻接地系統干預情況下會導致諧振抑制現象的發生，無需將消諧設備串入TV 中性點中。

三、結束語

考慮到中性點經小電阻接地系統在傳統零序過流保護過程中對高阻接地故障檢測能力存在缺陷的問題，嘗試通過引入阻容比閉鎖條件的方式改進零序保護方案。基于阻容比的閉鎖條件不會受到零序TA 極性的影響，因此可以實現對專用零序TA 的可靠應用，確保故障檢測狀態下零序電流的精確性。整套改進方案實施安全可靠，對解決因零序過流定值過低所存在的躲避自身電容電流問題有非常積極的意義，避免系統受長期高阻接地故障因素影響所面臨一系列安全隱患，以達到提升系統整體運行安全性以及可靠性水平的目的。