作者/孫龍泉，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司樂(lè)陵市供電公司

淺析縣級(jí)電網(wǎng)小電流接地保護(hù)

作者/孫龍泉，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司樂(lè)陵市供電公司

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的逐漸提升，對(duì)電力的需求也隨之增加了許多。我國(guó)各縣中使用的縣級(jí)電網(wǎng)大部分為110 kV或110 kV以下的等級(jí)進(jìn)行供電，使用的接地保護(hù)措施為中性點(diǎn)非直接接地保護(hù)措施，就是人們經(jīng)常說(shuō)的小電流接地措施。

縣級(jí)電網(wǎng)；小電流；接地保護(hù)；供電服務(wù)；供電企業(yè)；單相接地

1.縣級(jí)電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時(shí)電流和電壓具有的特征

縣級(jí)電網(wǎng)小電流系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)三相電壓對(duì)稱使用CO.F來(lái)代表相對(duì)地電容，在這里假設(shè)負(fù)荷的電流均衡沒(méi)有過(guò)多的差別。但是電源和負(fù)載一般都是對(duì)稱的，因此在電網(wǎng)中不存在零序電壓和零序電流。當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，接地故障相對(duì)地的電壓就變成了零值，此時(shí)電容電流也就成為了零值。如果三相對(duì)地電壓和電容電流的對(duì)稱性發(fā)生了故障，那么電網(wǎng)中就會(huì)產(chǎn)生零序電流和零序電壓。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，電容電流和電壓的分布特征如圖1所示。

圖1 單相金屬性接地時(shí)電流和電壓的特征

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，電流和電壓的向量分布如圖2所示，根據(jù)圖2就能繼續(xù)分析接地故障特征。

圖2 電容電流分布的向量圖

小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，接地相對(duì)地電壓值為零值，此時(shí)另兩相對(duì)地電壓升高為線電壓，中性點(diǎn)產(chǎn)生偏移中性點(diǎn)電壓就同正常運(yùn)行時(shí)的相電壓相同。系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電壓的電壓值為3UO=UA+UB+UC=3EA。

特殊例子：對(duì)電阻性單相接地故障發(fā)生進(jìn)行識(shí)別。其中一相電壓有所提升、另一相電壓隨之減小，那么中間值相就會(huì)產(chǎn)生電阻性的接地故障。

接地相電容電流的值數(shù)此時(shí)為零值，對(duì)地電壓加大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致另兩相的電容電流也隨之增加，一般增加到正常數(shù)值的3^1/2倍之多，供電系統(tǒng)中就會(huì)產(chǎn)生零序電流。沒(méi)有發(fā)生故障線路的零序電流的數(shù)值同本線路兩相電容電流向量數(shù)值的加和，那么相位超前的零序電壓就為九十度，方向?yàn)槟妇€向線路流動(dòng)。產(chǎn)生接地故障線路開(kāi)始端的零序電流就同系統(tǒng)中所有沒(méi)有發(fā)生故障的相對(duì)地電容電流值加和以及本線路兩相沒(méi)有發(fā)生故障的電容電流的向量值的加和相同，并且相位的超前零序電壓值達(dá)到了90度，方向?yàn)槟妇€向線路流動(dòng)。

2.對(duì)電網(wǎng)接地保護(hù)裝置的分析

當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生了單相接地故障時(shí)，流過(guò)故障點(diǎn)的電流是非常少的，但是由于三相電壓還是維持對(duì)稱狀態(tài)的，因此單相接地故障對(duì)負(fù)荷供電造成的影響是非常小的，供電企業(yè)通常只要求保護(hù)裝置帶接地點(diǎn)不影響運(yùn)行，只是發(fā)出故障信號(hào)，不會(huì)產(chǎn)生跳閘。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)接地故障發(fā)生于人員較多的區(qū)域時(shí)，對(duì)工作人員以及電氣設(shè)備的安全造成危險(xiǎn)時(shí)，才能發(fā)生跳閘。對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電網(wǎng)預(yù)防單相接地的防護(hù)措施主要有以下三種方法：即由工作人員安裝沒(méi)有選擇性的絕緣監(jiān)督設(shè)備，安裝零序電流保護(hù)設(shè)備以及安裝零序方向功率保護(hù)裝置這三種措施。下文將對(duì)上述三種措施進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

■2.1 對(duì)絕緣監(jiān)督設(shè)備的簡(jiǎn)要分析

使用絕緣監(jiān)督設(shè)備的主要原理是根據(jù)發(fā)生單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的零序電壓具有的特征來(lái)組成的，其原理圖主要如圖3所示。在電壓互感器的兩次側(cè)具有兩組繞組裝置，其中一組繞組是接成星形狀，更加適合對(duì)各相對(duì)地電壓進(jìn)行測(cè)量；另一組繞組是接成開(kāi)口的三角形狀，能將零序電壓接入到過(guò)壓繼電器上，用于將信號(hào)接通回路，可以發(fā)射信號(hào)。絕緣監(jiān)督設(shè)備在系統(tǒng)單相接地線路中有著無(wú)選擇性的特點(diǎn)，因此，需要相關(guān)監(jiān)測(cè)人員對(duì)所有線路按照順序進(jìn)行斷開(kāi)，然后再使用自動(dòng)重合閘裝置將線路投入。如果監(jiān)測(cè)人員發(fā)現(xiàn)某一條斷開(kāi)的線路沒(méi)有零序電壓時(shí)，并且各相對(duì)地電壓也變成了以前的狀態(tài)，這樣就能認(rèn)為這條線路接地就是人們往常所說(shuō)的“拉路判斷方法”。這種保護(hù)方法更加適合在出線比較少的常規(guī)電磁式保護(hù)的變電站系統(tǒng)之中，而且線路的長(zhǎng)度要低于1.8倍供電半徑的金屬接地、線路的長(zhǎng)度也要低于1.3倍供電半徑的非金屬性接地監(jiān)測(cè)效果較好，監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率必須達(dá)到百分之九十五以上才可以。

圖3 絕緣監(jiān)督設(shè)備原理圖

圖4 零序電流保護(hù)原理構(gòu)成

■2.2 對(duì)零序電流保護(hù)設(shè)備的簡(jiǎn)要分析

零序電流保護(hù)設(shè)備的主要原理是根據(jù)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)產(chǎn)生故障線路中的零序電流為所有非故障線路零序電流加和的特征，零序電流保護(hù)設(shè)備的原理圖主要如圖4所示。

當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生了單相接地故障時(shí)，如果產(chǎn)生故障線路中的零序電流超過(guò)了一定的數(shù)值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作就立即發(fā)出故障信號(hào)；如果沒(méi)有發(fā)生故障線路中的零序電流低于一定的數(shù)值時(shí)，保護(hù)裝置就不進(jìn)行動(dòng)作，因此，零序電流保護(hù)設(shè)備是具有一定的選擇性能的。但是零序電流的值是所有沒(méi)有發(fā)生故障線路中的零序電流的加和，因此零序電流保護(hù)設(shè)備只能當(dāng)系統(tǒng)出線過(guò)多時(shí)，零序電流達(dá)到動(dòng)作值時(shí)保護(hù)才能進(jìn)行選擇性的動(dòng)作，如果系統(tǒng)中的出線數(shù)量不足，保護(hù)動(dòng)作就無(wú)法運(yùn)行。零序電流保護(hù)設(shè)備通常要安裝在專用電流互感器線路中；如果單相接地電流值過(guò)大時(shí)，那么就免受零序電流過(guò)濾器中產(chǎn)生的不均衡電流造成的影響。零序電路保護(hù)設(shè)備更加適合使用在出線比較多的綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)中，一般為12回出線，并且該裝置會(huì)受到接地點(diǎn)外界因素的影響。主要為接地具有的特點(diǎn)和接地系統(tǒng)的條件等，監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)效果就會(huì)被削減，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率為百分之七十五以上，通常如果系統(tǒng)中電容電流過(guò)大，或者保護(hù)線路中的電容電流過(guò)小時(shí)，零序電流保護(hù)的準(zhǔn)確率才會(huì)得到提升。

■2.3 對(duì)零序功率方向保護(hù)裝置的簡(jiǎn)要分析

零序功率方向保護(hù)裝置通常使用在零序電流保護(hù)無(wú)法滿足靈敏系數(shù)的要求以及接線非常復(fù)雜的供電系統(tǒng)中，保護(hù)裝置在正常運(yùn)行的過(guò)程中，可能會(huì)受到接地點(diǎn)的情況或者各種外界因素的影響，這就會(huì)造成零序功率方向保護(hù)裝置存在著拒動(dòng)或者誤動(dòng)故障發(fā)生的可能性。

3．總結(jié)語(yǔ)

供電公司只有對(duì)淺析縣級(jí)電網(wǎng)小電流接地保護(hù)措施給予足夠的重視，才能保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

＊ [1]利用仿真變電站事故案例加強(qiáng)學(xué)生對(duì)小電流接地系統(tǒng)故障的分析處理[J].蘇海霞,張玉珠,東蔚.價(jià)值工程.2015(20).

＊ [2]電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)的故障分析與控制[J].趙冀峰,趙絲雨,張磊.中國(guó)電業(yè)(技術(shù)版).2015(03).

＊ [3]小電流接地系統(tǒng)電壓異常處理分析[J].徐園,王京鋒,陳磊.沿海企業(yè)與科技.2015(04).