梁偉鋒（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

?

基于適應(yīng)配電自動(dòng)化的饋線接地保護(hù)探究

梁偉鋒
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

摘 要：隨著電力技術(shù)的發(fā)展，配網(wǎng)運(yùn)行逐漸走向自動(dòng)化，要想有效地適應(yīng)配電自動(dòng)化，維護(hù)配網(wǎng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，就要深入分析饋線接地保護(hù)的方法，提高接地保護(hù)水平。本文對(duì)負(fù)序電流饋線接地保護(hù)進(jìn)行了深入分析，研究了保護(hù)的判斷依據(jù)。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化；饋線接地保護(hù)；探究

結(jié)合饋線接地保護(hù)的基本原理，深入分析了負(fù)序電流故障選線的原理，在不測(cè)量各個(gè)線路的零序相位的情況下，同饋線保護(hù)有效配合，實(shí)現(xiàn)饋線接地保護(hù)功能的有效發(fā)揮。

一、饋線接地保護(hù)的原理分析

負(fù)序電流分流法是支撐饋線接地保護(hù)的基本原理。配網(wǎng)系統(tǒng)中會(huì)設(shè)置多條出線，正常情況下，三相負(fù)荷以及系統(tǒng)參數(shù)都處于平衡狀態(tài)，如果當(dāng)K饋線中的某一相（A相）有單相接地故障（如圖1所示），對(duì)應(yīng)出現(xiàn)負(fù)序電流，該電流將經(jīng)過故障區(qū)，流向供電端與未發(fā)生故障的線路，故障區(qū)的負(fù)序電流值就是二者電流之和，所以，此時(shí)故障區(qū)的負(fù)序電流值最大，其方向正好逆于供電端以及未發(fā)生故障線路的負(fù)序電流方向。接地保護(hù)此時(shí)將發(fā)揮分流作用，通過參照負(fù)序電流的梯度差來(lái)發(fā)揮這一作用。以此來(lái)控制故障區(qū)的電壓。

圖1單相接地故障示意圖

二、基于負(fù)序電流的饋線接地保護(hù)

1 負(fù)序電流的計(jì)算方法

當(dāng)饋線中的某一相出現(xiàn)接地時(shí)（設(shè)：K饋線的A相），選擇對(duì)稱分量法來(lái)計(jì)算負(fù)序電流，能夠得出途徑線路故障處的各類電流大小，其中包括：正序電流I1、負(fù)序電流I2、零序電流I0等。則有以下公式：

上式中，EA與Rf分別代表正常運(yùn)行狀態(tài)下，故障點(diǎn)的對(duì)地電壓與接地電阻，Z0、Z1、Z2則各自代表故障發(fā)生時(shí)，配網(wǎng)整體的零序阻抗、正序阻抗、負(fù)序阻抗。

在電流較小的狀態(tài)下，接地饋線系統(tǒng)的阻抗會(huì)形成以下關(guān)系：零序阻抗遠(yuǎn)大于正、負(fù)序阻抗，因此，能夠?qū)⒁陨瞎阶兂桑?/p>

系統(tǒng)內(nèi)部，高壓端阻抗能夠折算值低壓端，從而使得阻抗值下降，由于配網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，配網(wǎng)中的Z2逐漸下降，其中多數(shù)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)為輻射式，單個(gè)饋線負(fù)荷下降、其阻抗相對(duì)上升。通常來(lái)說(shuō)，同整個(gè)配電系統(tǒng)相比，單個(gè)饋線的負(fù)序阻抗要高出幾十倍甚至百倍。所以，系統(tǒng)故障處的負(fù)序電流會(huì)形成自己的流動(dòng)方向，通常朝著電源端流去。那么，故障線路的負(fù)序電流，可以用下面公式表示：I2k≈I2，對(duì)應(yīng)的母線負(fù)序電壓：U2=-EAZ2s/3Rf+Z0，未發(fā)生故障的線路，設(shè)為：i線路，其負(fù)序電流計(jì)算公式：I2i=U2/Z2i=-I2Z2S/Z2i。類似地，當(dāng)另外的一條線路出現(xiàn)單相接地故障問題，則對(duì)應(yīng)的線路k的負(fù)序電流：I2k=-I2Z2s/Z2k。

根據(jù)計(jì)算得出的負(fù)序電流的具體數(shù)值來(lái)對(duì)應(yīng)實(shí)施饋線接地保護(hù)，首先對(duì)饋線K的接地保護(hù)加以分析與整定，得出公式：I2zd=Kk|I2K|，對(duì)饋線K接地故障進(jìn)行檢測(cè)，得出接地保護(hù)抗過度電阻能力。

通過綜合性的分析與檢測(cè)得出，通常情況下，饋線的負(fù)序阻抗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的負(fù)序阻抗，達(dá)到幾百倍，小電流接地系統(tǒng)，其零序阻抗較大，通常達(dá)到上千歐，經(jīng)過綜合計(jì)算得出，負(fù)序電流饋線接地保護(hù)，其抗過渡電阻能夠高達(dá)十幾千歐到幾十千歐。

2 基于負(fù)序電流方向的饋線接地保護(hù)

從單相接地故障圖能夠看出，負(fù)序電流有一定的來(lái)源，通常來(lái)自于故障發(fā)生處，并逐漸朝著電源端、非故障區(qū)流動(dòng)。而且負(fù)序電流的方向，也是故障線路同非故障去反向，同時(shí)，發(fā)生故障的相，也會(huì)出現(xiàn)一定程度的故障電流，其負(fù)序電流同電壓相位相同，所以，根據(jù)負(fù)序電流方向能夠?qū)嵤┙拥乇Ｗo(hù)。

然而，負(fù)序電流會(huì)發(fā)生一定程度的流動(dòng)，會(huì)逐漸朝著電源端流動(dòng)，同時(shí)，非故障線路也不會(huì)產(chǎn)生過大的負(fù)序電流，這無(wú)疑為負(fù)序電流方向的測(cè)量帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，負(fù)序方向接地保護(hù)無(wú)法有效應(yīng)用。

3 比較式接地保護(hù)

同負(fù)序電流類似，來(lái)自于接地故障的零序電流也將發(fā)生流動(dòng)，從故障區(qū)逐漸朝著電源端、非故障區(qū)流動(dòng)，然而，其具體的分布狀況受到多重因素影響，例如：補(bǔ)償度、線路的長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)等。其中故障區(qū)接地保護(hù)對(duì)應(yīng)的零序電流為Iok=Io-Iok。

如果從饋線保護(hù)安裝的位置到末尾，此段線并不是很長(zhǎng)，那么Iok也就是來(lái)自于故障點(diǎn)的零序電流也會(huì)越來(lái)越小，甚至趨向于0。此時(shí)，Iok≈Io，也就是在零序電流方面，故障保護(hù)位置同故障位置大致相等，同樣，負(fù)序電流同零序電流趨向一致，未發(fā)生故障的區(qū)域，其負(fù)序電流則趨向于0，其中要留出裕度，對(duì)應(yīng)的故障線路需要達(dá)到以下條件：

其中：K1，K2為整定系數(shù)，各自取值為0.5、1.5，如果保護(hù)位置到末尾之間有一段很長(zhǎng)的線路，那么就要擴(kuò)大K1，K2的值，或者實(shí)施特定的整定計(jì)算。

三、饋線接地保護(hù)的優(yōu)勢(shì)特征

1 抵御弧光接地的干擾

對(duì)于電流較小的接地系統(tǒng)，最常發(fā)生弧光接地故障，這是因?yàn)殡娀≡趯?shí)際的燃滅中，過大的零序阻抗使得能量無(wú)法被充分釋放，從而導(dǎo)致位移電壓上升，對(duì)零序回路補(bǔ)償過程中，會(huì)引發(fā)諧振問題，從而導(dǎo)致零序選線的故障問題。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)序阻抗下降，故障選線將不會(huì)受到過大干擾。

負(fù)序電流將接地保護(hù)能夠發(fā)揮超強(qiáng)的故障監(jiān)測(cè)功能，即使是電阻高達(dá)十幾千歐，也不在話下，可見該接地保護(hù)可以有效地抵御過濾電阻。

2 比較式接地保護(hù)體現(xiàn)出靈活的適應(yīng)能力

隨著配網(wǎng)的運(yùn)行，故障過濾電阻會(huì)對(duì)應(yīng)在不斷地調(diào)整、變化，發(fā)生故障的線路中的負(fù)序電流、零序電流等也將隨之發(fā)生動(dòng)態(tài)調(diào)整，可見其靈活的適應(yīng)能力。

四、饋線接地保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法

配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，為了有效達(dá)到饋線自動(dòng)保護(hù)的目的，最為關(guān)鍵的就是要從負(fù)序電流入手，抑制其對(duì)電源、主線路等帶來(lái)的不良影響，具體可以從以下方面入手：

1 零序電壓?jiǎn)?dòng)

配網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，多種因素會(huì)釀成負(fù)序電流，例如：不對(duì)稱故障等。關(guān)鍵是要尋找一種方法來(lái)有效辨別，有效的方法為：零序電壓?jiǎn)?dòng)法，發(fā)揮其輔助判斷的功能，零序電壓值變小時(shí)，甚至低于整定值，繼電器實(shí)施復(fù)位動(dòng)作。

2 電流變化量保護(hù)

配網(wǎng)系統(tǒng)處于常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下，負(fù)序電流也可能產(chǎn)生，源頭為：不對(duì)稱負(fù)荷、電流的不平衡等，要想有效克制這種不良影響，可以對(duì)負(fù)序電流故障進(jìn)行分量處理，故障發(fā)生前、發(fā)生后，負(fù)序電流會(huì)發(fā)生一定程度的變化，針對(duì)變化量實(shí)施接地保護(hù)。

3 工作電流的合理設(shè)定

對(duì)工作電流進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的定位，形成一個(gè)精準(zhǔn)工作電流，要有效控制繼電器測(cè)量誤差，使其在20%以下，故障問題出現(xiàn)時(shí)，當(dāng)負(fù)序電流、零序電流等較大，超出了所定義的精準(zhǔn)電流，繼電器對(duì)應(yīng)發(fā)出保護(hù)動(dòng)作。

4 比較式接地保護(hù)進(jìn)行判斷

所謂比較式指的是零序、負(fù)序兩類電流之間的對(duì)比、對(duì)照。在接地保護(hù)工作過程中，負(fù)序電流不穩(wěn)定，會(huì)受到負(fù)荷特性的干擾，同零序電流相比，負(fù)序電流變換器精度較低，要想有效控制負(fù)序電流接地保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作問題，有必要設(shè)置比較式接地保護(hù)，發(fā)揮對(duì)故障線的深入判斷功能。例如：故障問題出現(xiàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)負(fù)序、零序電流較大，超出精確值時(shí)，達(dá)到負(fù)序電流接地保護(hù)判斷的標(biāo)準(zhǔn)，就可以準(zhǔn)確定位故障。

5 優(yōu)化發(fā)展外部接線與軟硬件

為了全面優(yōu)化配網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，也可以加大對(duì)外部接線的優(yōu)化與改造力度。當(dāng)出線負(fù)荷相對(duì)較小，要想確保精準(zhǔn)測(cè)量，高效定位故障，應(yīng)該改進(jìn)測(cè)量?jī)x器，更新測(cè)量軟件系統(tǒng)，提升其精準(zhǔn)度，同時(shí)，也要對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行更新與發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

以上是以負(fù)序電流大小為基礎(chǔ)的饋線接地保護(hù)，通過理論的探索與實(shí)踐的深入分析，能夠得出一套有效適應(yīng)配網(wǎng)自動(dòng)化的饋線接地保護(hù)模式。

參考文獻(xiàn)

［1］朱孔明.芻議配電自動(dòng)化的饋線接地保護(hù)研究［J］.電子世界，2013（8）：45-46.

［2］張?chǎng)H.對(duì)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展與實(shí)現(xiàn)技術(shù)的探討［J］.科技資訊，2011（32）：21-22.

［3］曾祥君，于永源，周有慶，等.配電網(wǎng)諧振狀態(tài)與單相接地狀態(tài)的辨識(shí)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1998（8）：41-43.

中圖分類號(hào)：TM76

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A