李永生

江蘇省電力公司灌云供電公司 222200

摘要：近年來，我國城市配網(wǎng)中開始大量采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的方案，這種接地方案能夠有效降低過電壓，并且使得故障可以被快速排除，但這種接地也存在一定的問題，給供配電的可靠性造成了諸多不利因素。文章對小電阻接地零序保護(hù)動(dòng)作的特性進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對零序保護(hù)可靠性的提升策略進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：供配電；小電阻接地；可靠性

1 概述

隨著社會(huì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程也逐漸加快。當(dāng)前城市配網(wǎng)中的電容電流增長迅速，這給傳統(tǒng)的接地系統(tǒng)帶來了很多問題，為了改善這一現(xiàn)狀，當(dāng)前已經(jīng)有越來越多的城市配網(wǎng)開始采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的方案來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接地系統(tǒng)，但這種接地也存在一定的問題，特別是其作為一種新型接地方案，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)相對不足，這給供配電的可靠性造成了諸多不利因素。近年來，我國配網(wǎng)無論在覆蓋規(guī)模還是在復(fù)雜程度上都較以往有了明顯的提高，這同樣也帶來了配網(wǎng)故障復(fù)雜程度的提升。在采用小電阻接地方案的配網(wǎng)中，如果兩回線或以上同時(shí)出現(xiàn)接地故障時(shí)，就可能造成零序保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)。此外，如果兩回線前后發(fā)生故障，也會(huì)導(dǎo)致零序保護(hù)出現(xiàn)失配合的情況。而這些都會(huì)造成小電阻接地零序保護(hù)可靠性的降低，進(jìn)而給配網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響。鑒于此，對小電阻接地零序保護(hù)動(dòng)作特性加以研究，并在此基礎(chǔ)上探討能夠提高零序保護(hù)可靠性的策略具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 提升小電阻接地零序保護(hù)可靠性的意義

配電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方案對配網(wǎng)運(yùn)行的可靠性有著直接影響，我國傳統(tǒng)多采用消弧線圈接地方案，但隨著地下電纜在城市配網(wǎng)中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，這種接地方案也暴露出了不少問題，如會(huì)使系統(tǒng)的分布電容增加，進(jìn)而使得弧光接地故障的發(fā)生幾率大大提高，而且絕大多數(shù)故障都會(huì)造成電纜頭的永久性損壞。在這種情況下，如果不采用中性點(diǎn)接地的方案，那么一旦發(fā)生單相接地故障，就會(huì)導(dǎo)致較高的過電壓，不能帶故障運(yùn)行，也不能適配于電纜配電系統(tǒng)，而采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的傳統(tǒng)方案也難以應(yīng)對快速增長的電容電流難題。因此，我國近年來開始大力采用小電阻接地方案，這種接地方案能夠有效降低過電壓，并且使得故障可以被快速排除，在城市配網(wǎng)建設(shè)中取得了顯著的應(yīng)用成效。隨著當(dāng)前配網(wǎng)規(guī)模和復(fù)雜程度的不斷提高，各種饋線接地故障的發(fā)生幾率大大提高，故障的復(fù)雜性也明顯增加。在采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的配網(wǎng)中，一旦發(fā)生多回線接地故障，就會(huì)導(dǎo)致零序電流的幅值和分布特性出現(xiàn)較大的變化，同時(shí)不同回線故障往往在空間上存在隨機(jī)性，而且故障發(fā)生時(shí)間也往往不同步。這些因素的綜合作用是導(dǎo)致零序保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的一個(gè)主要原因。

此外，我國各個(gè)城市配網(wǎng)中雖然開始重視并采用小電阻接地方案來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的消弧線圈接地，但這種技術(shù)畢竟在我國的應(yīng)用時(shí)間還不長，尤其缺乏現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而也給零序保護(hù)動(dòng)作的可靠性造成了諸多不利影響。最后，部分城市配網(wǎng)在改造從前的接地系統(tǒng)時(shí)，只是簡單地對接地方案進(jìn)行了改動(dòng)，但與接地系統(tǒng)相配套的二次設(shè)備卻沒有進(jìn)行相應(yīng)的升級，造成改造后的接地系統(tǒng)不能很好地適應(yīng)小電阻接地方案，不僅難以完成改造的預(yù)期目標(biāo)，甚至還會(huì)對保護(hù)動(dòng)作的正確性造成不利影響。這種狀況在很多剛經(jīng)過改造的小電阻接地配網(wǎng)中尤為突出，因?yàn)闆]有對零序電流互感器等配套設(shè)備也進(jìn)行相應(yīng)的升級，造成一些互感器一旦遇到較大的故障電流或負(fù)載較重時(shí)就會(huì)產(chǎn)生飽和，進(jìn)而也會(huì)對零序保護(hù)動(dòng)作造成不良影響。鑒于此，有必要采取相應(yīng)的技術(shù)措施以提高小電阻接地零序保護(hù)的可靠性。

3 不同接地故障對零序保護(hù)動(dòng)作特性的影響

3.1 小電阻接地系統(tǒng)零序電流保護(hù)配置

在采用小電阻接地的城市配網(wǎng)中，都會(huì)采用零序保護(hù)來對接地故障加以保護(hù)，而在實(shí)際工作中應(yīng)用較多的是饋線零序電流保護(hù)和接地變零序電流保護(hù)。在實(shí)際工作中，因?yàn)橐懦伨€接地故障，所以通常會(huì)為每一條母線都采取零序保護(hù)的措施。此時(shí)，一旦饋線零序保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng)的情況，接地變后備零序保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，從而可以實(shí)現(xiàn)對整條母線的隔離。具體整定原則如下：（1）饋線零序速動(dòng)保護(hù)應(yīng)按照其躲開保護(hù)線末端發(fā)生單相或兩相接地故障時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流來整定；（2）饋線過流保護(hù)應(yīng)按照其躲開被保護(hù)線路出現(xiàn)最大負(fù)荷時(shí)的零序最大不平衡電流來整定；（3）接地變壓器零序電流保護(hù)應(yīng)按照其躲開系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)的最大零序電流來整定，并注意設(shè)置其延時(shí)要大于饋線零序過流保護(hù)。

3.2 不同接地故障對零序保護(hù)動(dòng)作的影響

與一般接地系統(tǒng)不同，采用小電阻接地方案時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電流，并且其出線較多，分布線范圍較廣，造成在現(xiàn)實(shí)工作中比較容易發(fā)生的接地故障一般屬于以下兩類：（1）對于單回線接地故障而言，因?yàn)樵诋?dāng)前采用小電阻接地的方案中都被進(jìn)行了重點(diǎn)考慮，所以面對這些故障的動(dòng)作準(zhǔn)確性通常都較高；（2）對于屬于多回線的幾種接地故障而言，雖然其發(fā)生幾率較單回線的接地故障而言較低，但這類故障卻會(huì)引起零序電流分布特性的變化，因此這類偶發(fā)故障反而容易造成保護(hù)的拒動(dòng)或誤動(dòng)，進(jìn)而降低保護(hù)的可靠性。下面將對幾種接地故障對零序電流保護(hù)動(dòng)作的影響進(jìn)行詳細(xì)分析：當(dāng)出現(xiàn)單回線單相或兩相接地故障時(shí)，因?yàn)楣收想娏髯畲?，所以通常都能夠正常啟?dòng)饋線零序電流保護(hù)，不容易出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)的情況；當(dāng)遇到單回線單相高阻故障時(shí)，雖然故障線的初始零序電流較小，不足以啟動(dòng)零序電流保護(hù)，但隨著故障的發(fā)展，零序電流也會(huì)隨之增大，從而最終可以成功啟動(dòng)饋線零序電流保護(hù)，不容易出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)的情況；當(dāng)出現(xiàn)多回線同相接地故障時(shí)，因?yàn)楣收暇€的零序電流會(huì)發(fā)生分流，所以很容易導(dǎo)致饋線零序電流保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng)，但接地變零序電流保護(hù)卻發(fā)生誤動(dòng)；當(dāng)遇到多回線異相接地故障時(shí)，因?yàn)槌霈F(xiàn)短接的緣故，所以會(huì)造成接地變零序電流降低，從而容易造成保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)等情況的發(fā)生；而當(dāng)出現(xiàn)多回線相繼接地故障時(shí)，則非常容易導(dǎo)致越級誤動(dòng)作的發(fā)生。

4 策略探討

4.1 采用基于饋線自適應(yīng)原理的零序電流保護(hù)方案

目前我國學(xué)者對基于饋線自適應(yīng)原理的零序電流保護(hù)方案進(jìn)行了卓有成效的研究，并通過試驗(yàn)證明了這種方案的有效性。采用這種方案，可以形成一套新的零序電流保護(hù)工作機(jī)制，在該機(jī)制的作用下，系統(tǒng)可以根據(jù)零序電流的特征，并結(jié)合故障饋線的零序電流、故障相電壓以及系統(tǒng)阻抗等參數(shù)，自適應(yīng)地對饋線零序電流測量值進(jìn)行修正與調(diào)整，從而有效提高了小電阻接地系統(tǒng)中零序保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

4.2 研制基于新型硬、軟件平臺(tái)的微機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置

現(xiàn)有研究主要集中于零序電流互感器、線路參數(shù)、過渡電阻、輸電線電容電流影響等方面對保護(hù)動(dòng)作性能的影響，雖然也有學(xué)者指出了兩條饋線同一相先后發(fā)生高阻接地或是兩條饋線相繼發(fā)生單相接地時(shí)，電流、時(shí)間的疊加是造成接地變壓器零序電流保護(hù)誤動(dòng)的重要原因，但在解決措施上依然還只是停留在保護(hù)動(dòng)作定值的配合上或者相關(guān)設(shè)備的配套選擇上，并沒有從根本上提出有力措施來提高零序保護(hù)的可靠性。鑒于此，筆者認(rèn)為在實(shí)踐工作中應(yīng)該充分借鑒當(dāng)前科學(xué)技術(shù)在電力系統(tǒng)硬件和軟件上的發(fā)展，特別是依靠微電子、計(jì)算機(jī)和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，研制開發(fā)出新型的微機(jī)保護(hù)監(jiān)控平臺(tái)。新型的微機(jī)保護(hù)監(jiān)控平臺(tái)應(yīng)能夠根據(jù)多回線接地故障的特點(diǎn)對動(dòng)作定值進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，從而可有效提高小電阻接地配網(wǎng)的供電可靠性。

5 結(jié)語

近年來，我國雖然在小電阻接地零序保護(hù)動(dòng)作的可靠性方面進(jìn)行了大量的研究，但涉及到從根本上提高保護(hù)動(dòng)作可靠性的技術(shù)方案和措施依然比較少，而這還需要相關(guān)技術(shù)人員作更多的努力和嘗試。

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