摘要：随着社会经济的发展，电网系统的日益庞大，电网故障引起的保护装置跳闸问题也是日益显著，在各种故障类型中，单相接地短路故障约占故障的80%，为快速辨识出中性点直接接地系统发生单相接地短路故障，本文基于对称分量法对单相接地短路故障进行分析，推导出发生故障时电源侧与负荷侧各相电流的公式，并利用实例进行分析，便于调度人员快速识正确别单相接地短路故障，对于单相接地故障的快速处理提供专业依据。
关键词：电网；中性点直接接地系统；单相接地故障
Analysis of Waveforms of Large Power Side and Load Side Protection in Direct Earthing System Based on Symmetrical Component Method
Zhao mei
(Yunnan Power Grid Company Honghe power supplu Bureau 650011, China)
Abstract: With the development of social economy, the increasing grid system and the tripping problem of the protection device caused by grid fault are becoming more and more serious. In the various fault types, the single-phase short-circuit fault is about 80% of the fault, According to the symmetrical component method, the single-phase short-circuit fault is analyzed, and the formula of the current phase between the power supply side and the load side is deduced. The analysis is carried out by using the example to facilitate the dispatching personnel. Quick identification of single-phase ground short-circuit fault, for single-phase ground fault to provide a professional basis for rapid processing.
Keyword：power system Neutral point direct grounding system Single phase ground fault
1、引言
在我国电力系统中，中性点接地方式可分为3种：中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地以及中性点不接地方式。在云南电网中110kV及以上电网的中性点均采用中性点直接接地方式，根据接地故障电流的大小，又称其为大接地电流系统；3kV～35kV电网的中性点采用经消弧线圈接地或者中性点不接地，又称其为小接地电流系统。在电力系统故障中，单相接地故障是较多发生的一种故障形式，能占到电网故障的80%以上，本论文针对直接接地系统发生单相接地故障时大电源侧与负荷侧保护波形，利用对称分量法进行比对分析，并总结出依据波形图快速识别单相接地故障的实用方法。
2、利用对称分量法分析中性点直接接地系统单相接地故障
根据电工基本原理，一组不对称的三个电气量可以分解为正序、负序和零序三组电气分量。在线性电路中，可以应用叠加原理，对这三组对称分量分别按对称三相电路去解，然后将其结果叠加起来，这就是不对称三相电路的解答，这个方法就叫做对称分量法。以电流及电压为例，各相电流及电压利用对称分量法均可分解为如下所示：
序分量图（1）
在电力系统运行中，当系统中发生不对称故障时，对称的三相电路的电流、电压都会变成不对称的向量，这组不对称的电流、电压向量利用对称分量法进行变换后，可以分解为三组对称的向量。而电流在许多故障情况下，我们需要求解网络中某些支路上的电流及网络中某些节点上的电压，然后根据故障时电压、电流波形图来校验保护动作情况。故在求得故障点的各序电流及各序电压以后，需进一步求出各序网络中各有关支路的各序电流和各有关节点的各序电压。把同一支路的各序电流按相相加，即得该支路的各相电流；将同一节点的各序电压按相相加，即得到该节点的各相电压。
利用边界条件、对称分量法进行故障计算，并分析其特征是电力系统故障分析的基本方法。
单相接地短路故障边界条件:
根据故障处的边界条件：三个序电流相等，三个序电压之和等于零，可以将三个序网串联组成一个复合序网图2。
单相短路接地时复合序网图（2）
M侧为负荷侧，正序、负序阻抗可视为无穷大，相当于开路，零序阻抗等于变压器零序阻抗，仅存在零序支路，正序、负序支路全部开路，故单相接地时的复合序网图可进一步简化为下图3：
简化后的复合序网图（3）
忽略负荷电流后，可以得出故障点短路电流：
在直接接地系统在发生短路故障时，由于短路故障时的故障电流远大于负荷电流，在进行理论计算时，可忽略线路中的负荷电流。利用对称分量法，进行推导计算可得出结论：直接接地系统，在发生单相短路接地故障时，负荷侧与电源侧的故障电流存在一定的规律，负荷侧的三相电流大小相等，幅值相同，且均等于零序电流，即IA=IB=IC=I0，序网中不存在正序、负序电流；电源侧故障相电流即为短路电流，非故障相电流为0，且故障相电流为3I0。
3、单相接地故障案例分析
某110kV线路发生C相单相接地故障，大电源侧保护装置动作报文及波形图见图（4），负荷侧保护装置动作报文及波形图见图（5）。
由故障录波图可以看出，中性点直接接地系统在发生单相接地故障时：①电源侧故障相C相电流明显增大，非故障相A\B相电流波动不明显，且3I0同故障相电流大小、相位均一致；母线电压故障相C相电压明显下降，非故障相A\B相电压无明显波动，系统中出现零序电压，线路电压因取得是非故障相A相电压，故无明显变化。②负荷侧A\B\C三相均出线故障电流，且三相电流大小、相位均一致，3I0同三相故障电流相位一致，幅值是相电流的3倍；母线电压非故障相A\B相波动不明显，故障相C相电压急剧降低为0，出现零序电压，线路电压因取得是非故障相A相电压，故无明显变化。该故障波形完全符合理论计算结果。
4.结论
根据各侧保护装置录波图及理论计算，可以明显得出结论：110k中性点直接接地系统中，在发生单相接地短路故障时，故障后电源侧保护安装处故障相电流明显增大，非故障相电流波动不明显（仅为负荷电流），故障相母线电压降低，非故障相电压无明显变化，故障电流等于故障相电流；对于负荷侧保护安装处故障相电流与非故障相电流大小相等、相位一致（I0），幅值为故障电流（3I0）的1/3。
参考文献
[1] 《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》中国电力出版社 2010年
[2] 《国家电网公司继电保护培训教材》中国电力出版社 2009年
作者简介：赵梅(1984)，女，学士，工程师，云南电网有限责任公司红河供电局，主要从事继电保护工作.