提高配网小电阻接地零序保护的可靠性探究

摘要：经济的发展，城市的用电量不断增加，人们对配网小电阻接地相关问题倍受关注。配网小电阻接地方式可快速地切断配电线路故障，缩短线路故障时间，有效避免了配电网因接地故障导致电压升高进而损害电气设备，提高了供电的可靠性。本文浅析提高配网小电阻接地零序保护的可靠性。 关键词：小电阻；接地系统；零序保护 引言

小电阻代替传统的接地系统成为大城市配电网的首选，一定程度上改善了城市中电流增长速度带来的压力，但是同时也带来了许多新的问题。这些问题使得零序保护时常有失配的情况发生，降低了零序保护的可靠性，也使得电网的运行稳定性受到影响。

1中性点小电阻接地方式概述 1.1原理分析

主要由接地变和小电阻构组成了中性点小电阻接地方式，接地变的容量和小电阻的选择需相匹配。系统的中性点由接地变提供，一般采用Z型接地变。如图1所示，每相铁芯柱上的绕组分成同样长短的两段且极性相反，并按照Z型连接法将三相绕组连成星型。其接线工作原理为：对于正、负序电流相当于激磁阻抗，绕组流过的激磁电流很小，系统呈高阻抗状态；而对于零序电流则相当于漏抗，在绕组上没有产生很大的压降，呈现低阻抗状态。

图1 接线原理图 1.2优点

相对于中性点不接地或经消弧线圈接地这两种方式，中性点小电阻接地方式的优点在于：（1）在单相间接性弧光接地时，可有效限制工频过电压及设备经受过电压的时间，同时通过电阻释放残余电荷，不会因发生二次燃弧时而造成过电压，从而保护了电网设备绝缘水平；（2）中性点小电阻和对地电容相当于并联，破坏了电网由于PT铁芯磁滞饱和、线路断线及断路器不能同时合闸而发生谐振的条件，从而抑制了谐振过电压；（3）结合线路零序保护，可快速精准选出故障线路，快速切断故障线路不影响其他正常线路运行。 2配网小电阻接地零序保护可靠性提升的问题 2.1应用体系不完善

小电阻接地方案是近些年大城市中才开始采用的接地方案，在短期内取得了不错的效果，但是从长期来看，城市中的电网配置在不断的发展，其复杂程度也在不断上升，小电阻接地方案就出现了些许问题。首先是在多回线接地故障发生的时候，零序电流的增长指数变化不定，其分布的特点也很难把握，同时这种故障还具有很强的随机性，预知防范的难度也较高。这表明小电阻的接地方案在我国应用的时间较短，出现的许多问题难以找到专业的解决方法。这要归咎于相关技术人员的培训缺口，这种新技术的应用仅仅依靠技术院校出来的技工已经难以应付，它要求技工在有丰富的实践经验的同时，也有先进的理论基础，理论指导实践，才能将小电阻接地零序保护的可靠性提升。其实不仅是先进的理论基础较为缺乏，因为小电阻接地方案的应用时间不长，我国的技术人员对它的接触也比较少，因此实践经验也很缺乏。没有先进的理论给予指导，缺乏临场的丰富经验，实际操作的时候难免给零序保护的可靠性带来了许多负面的影响。于是一部分城

市为了降低这种负面影响带来的损害，采用了简单修改传统接地方案的方式，这是一种传统接地方案和小电阻接地方案的混合。但是混合方案并没有取得相应的成效，反而对保护动作的正确性造成了妨碍，尤其是小电阻接地配网中。混合方案只是简单地改造，硬件设施并没有随之升级，这是为了技术工的能力考虑，但是不配套的硬件设施，比如零序电流互感器没有及时更新，使得老式的互感器在遇到故障电流较大的时候很容易发生饱和状况，因此对零序保护动作带来负面影响。

2.2单回线路接地故障

单回线发生接地故障时，故障电流很大，且流过故障馈线和接地变的零序电流是一样的。馈线零序保护作为主保护和接地变零序保护作为后备保护相配合，可以很好的配合，出现保护误动或拒动的概率几乎为零。 2.3多回线路接地故障

2.3.1两回同相接地故障（图2）

图2 两回同相接地故障示意图

如图2所示，馈线F1和馈线F2的A相同时发生接地故障，其故障馈线零序电流和接地变零序电流分别为：

其中：ZS∑：系统总阻抗；Z1•L∑：计及过渡电阻后第i回线的总阻抗；Uψ母线相电压。各馈线零序电流的大小由公式（1）和（2）可得，取决于该馈线和另一回线总阻抗的比值：

由式（4）可知，两回线路同相接地故障时零序电流的分布随着各故障馈线的故障条件差异变化，存在并联分流作用，电流幅值会下降。这时，流入馈线零序保护电流减少，而接地变零序保护电流与单相接地相近，将导致馈线零序保护拒动，而接地变零序保护越级动作的现象。 2.3.2两回线路异相接地故障

两回线路异相同时接地故障和同相接地故障正好相反，由于故障电流相位不一样，每馈线零序电流会提高，但接地变的零序电流却比任一回馈线的零序电流小很多。这样虽然不会造成馈线零序保护拒动，但容易引发保护误动。而在相继接地故障中，由于馈线零序保护在动作切除故障时的时间差，有可能会造成接地零序保护越级动作。

3配网小电阻接地零序保护可靠性提升策略 3.1提升相应技术水平

相关技术水平的提升依靠两方面，首先是理论方面。专业技术院校在培育技术人员的时候应当考虑到他们理论知识水平的提升，不能过分重视实践而忽略了理论在学习中的基础作用。第二个方面就是实践，在理论知识的支持下进行实践应用，实践是检验认识真理性的唯一标准，同时也是促使认识进一步提升的动力和源泉。现如今对小电阻接地方案的应用较少，理论知识也不太完善，所以很多时候理论知识还要从实践应用中来，在实践应用中检验，然后返回指导实践应用。 3.2改善零序电流获取方式

传统的架空线路一般采用零序电流过滤器的方式获取零序电流，但由于三相CT的伏安特性、励磁电流等差异原因产生的不平衡电流影响零序电流精度。对于目前更多采用的电缆馈线，可采用零序电流互感器方式，将一次零序电流直接转换成二次零序电流，大大提高保护的灵敏度，但需注意避免其发生饱和。

3.3合理选择中性点电阻

中性点电阻的大小主导了零序电流大小，且和系统过电压的倍数相关。所以，合理地选择中性点电阻至关重要。从限制弧光过电压倍数、减少故障电流、保护动作可靠性及人身安全与通信干扰等各方面考虑，中性点电阻合理取值范围在9.6Ω~14.5Ω。 结语

随着城市经济的发展，配网也在不断的随着城市需要的提升而发展。配网小电阻接地零序保护可靠性由于技术水平受限，而且在接地故障中受到很强的负面影响，因此受到考验。我们需要针对当下暴露出来的问题，进行相关技术理论与实践双方面的培训，同时还要着手研发新的保护监控装置，帮助技术人员正确有效迅速排除故障。 参考文献：

[1]赵伟祺.提高配网小电阻接地零序保护可靠性的研究[J].华南理工大学.2015（05）：49-53.

[2]魏炯辉.城市配网典型接地方式分析及零序电流保护应用研究[J].华南理工大学.2016（06）：44.

[3]黄俊恺.小电阻接地系统复杂故障分析及保护新原理研究[J].华南理工大学.2015（S2）：132-134.

[4]付晓奇，徐粮珍.10kV配网中性点小电阻接地技术与应用[J].电力系统保护与控制，2014，38（23）：227-230.

[5]谭力源.配电网小电阻接地零序保护可靠性提升策略[J].中国高新技术企业，2016（2）：40-41.