刍议配网小电阻接地零序保护可靠性提升策略

刍议配网小电阻接地零序保护可靠性提升策略

李永生

江苏省电力公司灌云供电公司222200

摘要：近年来，我国城市配网中开始大量采用中性点经小电阻接地的方案，这种接地方案能够有效降低过电压，并且使得故障可以被快速排除，但这种接地也存在一定的问题，给供配电的可靠性造成了诸多不利因素。文章对小电阻接地零序保护动作的特性进行了分析，并在此基础上对零序保护可靠性的提升策略进行了探讨。

关键词：供配电；小电阻接地；可靠性

1概述

随着社会的发展，城市化进程也逐渐加快。当前城市配网中的电容电流增长迅速，这给传统的接地系统带来了很多问题，为了改善这一现状，当前已经有越来越多的城市配网开始采用中性点经小电阻接地的方案来代替传统的接地系统，但这种接地也存在一定的问题，特别是其作为一种新型接地方案，运行经验相对不足，这给供配电的可靠性造成了诸多不利因素。近年来，我国配网无论在覆盖规模还是在复杂程度上都较以往有了明显的提高，这同样也带来了配网故障复杂程度的提升。在采用小电阻接地方案的配网中，如果两回线或以上同时出现接地故障时，就可能造成零序保护误动或者拒动。此外，如果两回线前后发生故障，也会导致零序保护出现失配合的情况。而这些都会造成小电阻接地零序保护可靠性的降低，进而给配网的安全稳定运行造成不利影响。鉴于此，对小电阻接地零序保护动作特性加以研究，并在此基础上探讨能够提高零序保护可靠性的策略具有极其重要的现实意义。

2提升小电阻接地零序保护可靠性的意义

配电网中性点的接地方案对配网运行的可靠性有着直接影响，我国传统多采用消弧线圈接地方案，但随着地下电缆在城市配网中的应用范围逐渐扩大，这种接地方案也暴露出了不少问题，如会使系统的分布电容增加，进而使得弧光接地故障的发生几率大大提高，而且绝大多数故障都会造成电缆头的永久性损坏。在这种情况下，如果不采用中性点接地的方案，那么一旦发生单相接地故障，就会导致较高的过电压，不能带故障运行，也不能适配于电缆配电系统，而采用中性点经消弧线圈接地的传统方案也难以应对快速增长的电容电流难题。因此，我国近年来开始大力采用小电阻接地方案，这种接地方案能够有效降低过电压，并且使得故障可以被快速排除，在城市配网建设中取得了显著的应用成效。随着当前配网规模和复杂程度的不断提高，各种馈线接地故障的发生几率大大提高，故障的复杂性也明显增加。在采用中性点经小电阻接地的配网中，一旦发生多回线接地故障，就会导致零序电流的幅值和分布特性出现较大的变化，同时不同回线故障往往在空间上存在随机性，而且故障发生时间也往往不同步。这些因素的综合作用是导致零序保护误动或拒动的一个主要原因。

此外，我国各个城市配网中虽然开始重视并采用小电阻接地方案来代替传统的消弧线圈接地，但这种技术毕竟在我国的应用时间还不长，尤其缺乏现场运行经验，进而也给零序保护动作的可靠性造成了诸多不利影响。最后，部分城市配网在改造从前的接地系统时，只是简单地对接地方案进行了改动，但与接地系统相配套的二次设备却没有进行相应的升级，造成改造后的接地系统不能很好地适应小电阻接地方案，不仅难以完成改造的预期目标，甚至还会对保护动作的正确性造成不利影响。这种状况在很多刚经过改造的小电阻接地配网中尤为突出，因为没有对零序电流互感器等配套设备也进行相应的升级，造成一些互感器一旦遇到较大的故障电流或负载较重时就会产生饱和，进而也会对零序保护动作造成不良影响。鉴于此，有必要采取相应的技术措施以提高小电阻接地零序保护的可靠性。

3不同接地故障对零序保护动作特性的影响

3.1小电阻接地系统零序电流保护配置

在采用小电阻接地的城市配网中，都会采用零序保护来对接地故障加以保护，而在实际工作中应用较多的是馈线零序电流保护和接地变零序电流保护。在实际工作中，因为要排除馈线接地故障，所以通常会为每一条母线都采取零序保护的措施。此时，一旦馈线零序保护出现拒动的情况，接地变后备零序保护就会动作，从而可以实现对整条母线的隔离。具体整定原则如下：（1）馈线零序速动保护应按照其躲开保护线末端发生单相或两相接地故障时出现的最大零序电流来整定；（2）馈线过流保护应按照其躲开被保护线路出现最大负荷时的零序最大不平衡电流来整定；（3）接地变压器零序电流保护应按照其躲开系统发生接地故障时的最大零序电流来整定，并注意设置其延时要大于馈线零序过流保护。

3.2不同接地故障对零序保护动作的影响

与一般接地系统不同，采用小电阻接地方案时会产生较大的电流，并且其出线较多，分布线范围较广，造成在现实工作中比较容易发生的接地故障一般属于以下两类：（1）对于单回线接地故障而言，因为在当前采用小电阻接地的方案中都被进行了重点考虑，所以面对这些故障的动作准确性通常都较高；（2）对于属于多回线的几种接地故障而言，虽然其发生几率较单回线的接地故障而言较低，但这类故障却会引起零序电流分布特性的变化，因此这类偶发故障反而容易造成保护的拒动或误动，进而降低保护的可靠性。下面将对几种接地故障对零序电流保护动作的影响进行详细分析：当出现单回线单相或两相接地故障时，因为故障电流最大，所以通常都能够正常启动馈线零序电流保护，不容易出现保护拒动或误动的情况；当遇到单回线单相高阻故障时，虽然故障线的初始零序电流较小，不足以启动零序电流保护，但随着故障的发展，零序电流也会随之增大，从而最终可以成功启动馈线零序电流保护，不容易出现保护拒动或误动的情况；当出现多回线同相接地故障时，因为故障线的零序电流会发生分流，所以很容易导致馈线零序电流保护出现拒动，但接地变零序电流保护却发生误动；当遇到多回线异相接地故障时，因为出现短接的缘故，所以会造成接地变零序电流降低，从而容易造成保护拒动或误动等情况的发生；而当出现多回线相继接地故障时，则非常容易导致越级误动作的发生。

4策略探讨

4.1采用基于馈线自适应原理的零序电流保护方案

目前我国学者对基于馈线自适应原理的零序电流保护方案进行了卓有成效的研究，并通过试验证明了这种方案的有效性。采用这种方案，可以形成一套新的零序电流保护工作机制，在该机制的作用下，系统可以根据零序电流的特征，并结合故障馈线的零序电流、故障相电压以及系统阻抗等参数，自适应地对馈线零序电流测量值进行修正与调整，从而有效提高了小电阻接地系统中零序保护动作的可靠性。

4.2研制基于新型硬、软件平台的微机保护监控装置

现有研究主要集中于零序电流互感器、线路参数、过渡电阻、输电线电容电流影响等方面对保护动作性能的影响，虽然也有学者指出了两条馈线同一相先后发生高阻接地或是两条馈线相继发生单相接地时，电流、时间的叠加是造成接地变压器零序电流保护误动的重要原因，但在解决措施上依然还只是停留在保护动作定值的配合上或者相关设备的配套选择上，并没有从根本上提出有力措施来提高零序保护的可靠性。鉴于此，笔者认为在实践工作中应该充分借鉴当前科学技术在电力系统硬件和软件上的发展，特别是依靠微电子、计算机和嵌入式技术的发展，研制开发出新型的微机保护监控平台。新型的微机保护监控平台应能够根据多回线接地故障的特点对动作定值进行自适应调整，从而可有效提高小电阻接地配网的供电可靠性。

5结语

近年来，我国虽然在小电阻接地零序保护动作的可靠性方面进行了大量的研究，但涉及到从根本上提高保护动作可靠性的技术方案和措施依然比较少，而这还需要相关技术人员作更多的努力和尝试。

参考文献：

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