小電阻接地配電網(wǎng)零序保護(hù)的改進(jìn)研究

楊熠 易錫洋

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司醴陵市供電分公司，湖南 株洲 412000）

對(duì)于配電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)而言，在基于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的情況下，與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈系統(tǒng)相比，單相金屬性接地故障發(fā)生情況下所對(duì)應(yīng)的故障電流水平較高，基于零序過(guò)流保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障的快速切除，對(duì)確保城市配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行安全性、可靠性水平有非常重要的意義與價(jià)值。

一、阻容比閉鎖零序過(guò)流保護(hù)判據(jù)

在將阻容比閉鎖條件引入小電阻接地配電網(wǎng)零序過(guò)流保護(hù)過(guò)程中對(duì)零序保護(hù)方案進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，定義零序過(guò)流保護(hù)所對(duì)應(yīng)零序電流整定值為3I0.set，阻容比系數(shù)門(mén)檻值定義為K0.set，則可以將過(guò)流保護(hù)判據(jù)用如下式（1）進(jìn)行表示：

如上式（1）所示針對(duì)阻容比閉鎖零序過(guò)流保護(hù)的判據(jù)可以使用專(zhuān)用零序TA，也可適用于保護(hù)自產(chǎn)零序電流。但基于零序電流精度受高阻接地故障檢測(cè)因素的影響，推薦選用專(zhuān)用零序TA。在接地故障檢測(cè)能力達(dá)到600.0Ω 單位的情況下，所對(duì)應(yīng)故障零序電流為10A 左右。在此基礎(chǔ)之上，定義小電阻接地配電網(wǎng)零序保護(hù)過(guò)程中所對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用零序TA 典型變比為100/1，按照二次值進(jìn)行折算結(jié)果為100.0mA。同時(shí)，目前技術(shù)條件支持下，多數(shù)廠商保護(hù)裝置所對(duì)應(yīng)精工電流普遍維持在20.0mA 水平，因此可以確保對(duì)故障零序電流測(cè)量的準(zhǔn)確性。但在應(yīng)用保護(hù)三相TA 自產(chǎn)零序電流的情況下，考慮到TA 變比水平較高的實(shí)際情況，保護(hù)裝置精工電流水平為20.0mA，則在針對(duì)小電阻接地配電網(wǎng)零序保護(hù)高阻接地故障進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可支持最大單位為300.0Ω，無(wú)法契合預(yù)期水平。

二、保護(hù)性能

（一）選擇性

正常運(yùn)行狀態(tài)下，非故障線路阻容比理論取值為0，故障狀態(tài)下線路所對(duì)應(yīng)阻容比高于系統(tǒng)常量且存在明顯區(qū)分度。同時(shí)，參考上式，系統(tǒng)對(duì)地電容參數(shù)、中性點(diǎn)接地電阻會(huì)在一定程度上對(duì)阻容比閉鎖條件產(chǎn)生影響，因此可以以此為依據(jù)對(duì)故障以及非故障狀態(tài)線路進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分。

（二）速動(dòng)性

在改進(jìn)三段零序過(guò)流保護(hù)的過(guò)程當(dāng)中，阻容閉鎖條件并不會(huì)受到零序過(guò)流段以及過(guò)流速斷的影響，這也就意味著阻容閉鎖不會(huì)影響隔離嚴(yán)重故障所對(duì)應(yīng)的速動(dòng)性。在對(duì)阻容比進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要提供一周波數(shù)據(jù)，基于微機(jī)保護(hù)得到具體阻容比取值，整體耗時(shí)在20.0ms 以?xún)?nèi)，對(duì)接地配電網(wǎng)條件下零序過(guò)流段的動(dòng)作時(shí)間無(wú)明顯影響。

（三）靈敏性

在引入阻容比閉鎖條件改進(jìn)零序保護(hù)的過(guò)程當(dāng)中，可以顯著提高中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)的故障檢測(cè)能力，對(duì)600.0Ω 高阻接地故障有良好的檢測(cè)適應(yīng)性。同時(shí)，從零序電壓精度限制的角度上來(lái)看，對(duì)于二次額定取值100.0V 開(kāi)口三角電壓而言，零序電壓下限應(yīng)當(dāng)達(dá)到1.0V 以上，此狀態(tài)下專(zhuān)用零序的測(cè)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(wǎng)零序保護(hù)改進(jìn)過(guò)程當(dāng)中，引入阻容比閉鎖條件的最突出優(yōu)勢(shì)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(shí)，考慮到專(zhuān)用零序TA 所對(duì)應(yīng)變比較小，有較高的測(cè)量精度，因而能夠確保高阻故障檢測(cè)的可靠性水平。

（五）不平衡影響

以10kV 配電網(wǎng)為例，負(fù)荷側(cè)變壓器均屬于△接線，遵循基爾霍夫電流定律，三相負(fù)荷電流總和為0，從這一角度上來(lái)說(shuō)，即便三相負(fù)荷電流不平衡，也不會(huì)導(dǎo)致零序電流的產(chǎn)生，這也就意味著阻容比閉鎖零序過(guò)流保護(hù)受三相負(fù)荷電流不平衡因素的影響是可以忽略的。同時(shí)，受TV 中性點(diǎn)偏移因素影響所致電壓不平衡現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致零序電壓的產(chǎn)生，且水平較高，尤其在以中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式替代傳統(tǒng)意義上經(jīng)消弧線圈接地方式的情況下，TV 中性點(diǎn)常涉及到串入消諧設(shè)備的問(wèn)題，這導(dǎo)致配電網(wǎng)在運(yùn)行期間面臨一定水平的零序電壓?jiǎn)栴}。而在高阻接地故障作用下，零序電壓水平在1.0V～2.0V區(qū)間，應(yīng)通過(guò)對(duì)TV中性點(diǎn)進(jìn)行直接接地處理的方式預(yù)防偏移問(wèn)題的產(chǎn)生。在此基礎(chǔ)之上，考慮中性點(diǎn)小電阻阻尼因素的影響，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)干預(yù)情況下會(huì)導(dǎo)致諧振抑制現(xiàn)象的發(fā)生，無(wú)需將消諧設(shè)備串入TV 中性點(diǎn)中。

三、結(jié)束語(yǔ)

考慮到中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)在傳統(tǒng)零序過(guò)流保護(hù)過(guò)程中對(duì)高阻接地故障檢測(cè)能力存在缺陷的問(wèn)題，嘗試通過(guò)引入阻容比閉鎖條件的方式改進(jìn)零序保護(hù)方案。基于阻容比的閉鎖條件不會(huì)受到零序TA 極性的影響，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)專(zhuān)用零序TA 的可靠應(yīng)用，確保故障檢測(cè)狀態(tài)下零序電流的精確性。整套改進(jìn)方案實(shí)施安全可靠，對(duì)解決因零序過(guò)流定值過(guò)低所存在的躲避自身電容電流問(wèn)題有非常積極的意義，避免系統(tǒng)受長(zhǎng)期高阻接地故障因素影響所面臨一系列安全隱患，以達(dá)到提升系統(tǒng)整體運(yùn)行安全性以及可靠性水平的目的。