王瀚锋
中国五环工程有限公司
摘要：基于保障电力系统安全运行的目的，围绕10kV小电阻接地系统单相接地故障问题，做简单的论述，提出故障应对策略。根据故障研究与实践经验总结，采取检测零序电流以及保护配置等措施，掌握接地系统运行的情况，做好安全运行管理，可有效避免与应对故障，起到积极的作用。
关键词：10kV；小电阻；接地系统；单相接地故障
中性点采取小电阻接地方式，在对应的中性点和大地间接入相应阻值电阻，将接地故障电流限制在100-1000A，以获得快速选择性继电保护所需要的电流。此方法属于介于中性点不接地与直接性接地的接地方式，被广泛应用。小电阻接地系统应用若产生故障，则会影响电力系统的安全运行，需要做好有效防范与应对。
1 案例概述
以某10kV配电线路故障事件为例，故障的过程如下：线路零序保护动作掉闸。组织相关人员进行现场检查，发现支线的9号杆左边线受到外力因素被砸断，使得左边线负荷侧断线接地。线路的运行方式与故障情况如图1所示。
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故障分析：根据线路的故障情况分析，线路负荷侧断线接地之后，与接地变的小电阻形成故障回路，零序CT检测到故障电流，造成零序保护动作掉闸。此故障与不接地系统运行故障不同，由于使用了小电阻接地系统，使得单相接地故障电流值满足了继电保护装置的要求。
2 10kV小电阻接地系统单相接地故障特点分析
2.1 短路稳态特性特点分析
根据小电阻接地系统运行实践总结，常见短路故障，短路稳态特性如下：当系统产生短路故障后，三相系统的总电压未出现变化，所以电气设备运行未被干扰。出现故障的系统中，非故障电压增加，由于电阻没有变化电路中的电流随之增加，电气设备所承受的电流负荷也变化，绝缘装置的压力较大，故障继续扩大，短路电流持续增加，使得故障区域的两端产生高跨步电压，若故障点被完全暴露在空旷条件下，潜在极大的安全风险。若产生短路故障，能够产生显著的稳态特性，所有流进故障源的零序电流，整个系统的电流总量大小与各个中性点支路零序电流相加；对没有产生故障的相元件，能够将零序电流看似对地电容电流，不过电压方向相反。
2.2 短路暂态特性分析
若产生短路故障受到电压降低的影响，对应的故障相电流会随之减少。因为电流的流向是以母线为起点、以故障点为终点，当电流逐渐减弱，故障点的相关参数也会产生变化，比如过渡电阻或者振荡频率等。受到非故障相电压增加变化的影响，非故障相的电容电流也会发生变化，产生瞬时增加的情况，因为故障点位置短路，电流无法形成闭合回路，所以在故障点位置的两侧不断堆积，产生电感大不过振荡频率低的特点。
3 10kV小电阻接地系统单相接地故障的应对策略
3.1 做好故障经验总结
若想提高10kV小电阻接地系统运行的安全水平与效益，要注重做好单相接地故障的防范与应对，以免产生故障问题。日常运行管理实践中，要注重故障经验总结，分析不同类型故障的特点，掌握故障发生的原因与具体表现，提出接地故障防范与应对的策略，助力系统运行维护的开展与落实[1]。
3.2 检测并且获取零序电流
编制10kV小电阻接地系统运行保护计划，要围绕零序电压与零序电流做好把控。一般来说，若想检测采集零序电压的数值比较简单，使用电压互感器装置，选择线路低压侧位置进行测量，只需要开口三角回路便能够完成检测。若检测与采集零序电流数据，既可以采取类似于零序电压的检测方法，也可以利用三相线路电流过滤器，同时要对采集的数据进行计算，获得最终的零序电流值。一般来说，零序电流保护系统的构成，主要包括过滤器部分、电流继电器部分、零序方向继电器部分。若系统运行期间，产生单相短路故障，在进行故障检测与处理时，可选择电流过滤器检测方法，获得故障状态下零序电流参数，之后借助电流过滤器装置降低电流值，促使电流数值保持稳定状态，保证电力系统能够安全稳定运行。通常布置电流过滤器装置，多选择三相星型连接方案[2]。
3.3 做好零序电流的保护配置与整定
根据10kV小电阻接地系统的特点，若其产生单相短路故障，故障发生之后零序电流会产生变化，可能会高于额定电流，为防范零序电流带来不利影响，威胁电气设备安全运行，要采取整定与保护措施。可采取以下方案：1）零序电流的保护配置。设计将中性点电阻零序电流保护，当作整个系统母线的保护，同时保护中性点小电阻，并且为相邻出线提供后备保护。对于架构线路为实现强有力保护，要装设自动重合闸，即采取三相一次重合闸手段，当产生瞬时故障后保证重合闸成功，确保供电系统的可靠运行。结合电缆线路的特点，不仅具有非自己恢复的绝缘特点，而且永久性故障的发生几率很大，所以不需要装设重合闸装置[3]。2）做好过流继电器的设置，充分考虑动作时限，使其能够与10kV系统出线的零序过流保护实现有效配合，若产生运转故障，能够快速跳开设置的分段断路器装置，并且闭锁备自投装置。结合具体情况根据实际需求合理配置断路器，切实保护整个10kV小电阻接地系统的安全稳定运行，当产生运行故障时能够立即隔离，避免造成安全运行故障与问题。日常运行管理实践中，要做好系统与保护装置的检查，动态排查潜在的运行安全隐患，使得系统能够安全有序的运行，为用电用户提供稳定的供电服务[4]。
3.4 做好保护性能分析与调整
10k小电阻接地系统运行时，若电流回路断线，则会受到故障的影响可能产生保护误动作，同零序电流保护具有较高灵敏度有着直接关系，不过误动作的情况比较减少，通常采取相邻电流互感器装置电流闭锁的措施防范。采取此方式，既可以保证故障状态下电力系统能够获得部分电力供应，同时能够有效降低由于短路故障给设备造成的不利影响。如果系统发生单相重合闸，产生的连锁反应会影响保护功能的实现，可采取增加零序电流继电器装置荷载的措施加以防范与处理，切实保障10kV小电阻接地系统安全运行[5]。
4 结语：
综上所述，10kV小电阻接地系统的应用较为广泛，不过实际应用中受到各类因素的影响极易产生故障，威胁着电力系统的安全运行，需要做好保护的防范与有效应对。文中结合事故实例，并且分析了系统故障的特点，提出防范与应对的策略。
参考文献：
[1]王琦.中性点不接地系统带过渡电阻单相接地时故障相的判别方法[J].电世界,2020,61(07):30-33.
[2]刘晓峰.小电流接地系统单相接地故障分析及选线研究[J].科技风,2020(13):187.
[3]姜春起,刘阳,宫忠才.海洋石油161小电流接地系统单相接地故障分析[J].资源节约与环保,2020(04):146-148.
[4]杨桂生.小电流接地系统单相接地故障及选线技术探析[J].通信电源技术,2020,37(07):279-281.
[5]郝会锋.10 kV小电阻接地系统单相接地故障分析及应对措施[J].通信电源技术,2020,37(07):99-103.