王向阳
国家能源集团国电吉林龙华白城热电厂 137000
摘 要：很多小电阻接地系统无法对高阻接地进行有效地保护，应用纵联差动保护可以解决该问题，对提高电力系统稳定性发挥着重要作用。本文对小电阻接地系统单相接地故障特征进行分析，并对高阻接地纵联差动保护原理进行深入地分析，可供相关人员参考。
关键词：小电阻接地； 高阻接地电气故障； 差动保护
1引言
与小电流接地故障保护方式进行对比来看，中性点经过小电阻接地进行保护可以准确、快速将低阻故障从电网中切除，可以避免或消减谐振过电压现象，在很多城市配电网中都采用中性点接地进行保护。如果中性点电阻为10欧，定时限零序过电流保护可以有效处理过渡电阻值不超过150欧接地故障，如果出现过渡电阻值为几百或上千欧的高阻接地故障，当前的保护策略无法满足供电安全的要求。配电网中长期存在该故障会对电网安全运行带来威胁，发生相间短路会引发火灾等事故。因引，研究小电阻接地保护系统高阻接地故障保护技术，采用高阻接地故障差动保护策略与定值整定，解决高阻接地纵联保护问题，具有很高社会效益和经济效益，
2小电阻接地系统单相接地故障特征分析
以10千伏小电阻接地保护方式的配电网为例，故障点后的线路阻抗会对故障暂态过程产生影响，在进行故障特征分析时可以不考虑该过程，而正、负序阻抗值却低于零序阻抗 ，对故障分析也可以简化处理。只对故障点至母线间阻抗进行计算时，假定智能终端安装点、配电故障点与母线距离较小，可不考虑其间线路阻抗。对特定配电系统来讲，如果单出线对地电容电流值变大，线路与中性点零序电流和与对地零容电容电流值比值越小，也就是不管故障点过渡电阻值为多大，故障出线零序电流会超出健全零序电流10倍，也就是故障点零序电流要超过下流零序电流10倍。所以，零序电压与电流为正比例关系，这是因为故障出线测量点具备的零序电压、电流相互间的物理约束条件保持不变，测量点阻抗始终保持不变，不与故障点过渡电阻值相关。所以，可以应用零序电压、电流间关系，对零序电压幅值进行合理修正来获取到电流值，或者提高保护门槛值让保护装置及时动作，可以快速将故障切除。利用出线保护幅值修正原理进行保护，因为故障点零序电流要超过下流电流10倍，零序电压幅值可通过零序电流修正系数来进行整定。如要将纵联保护用于零序电压幅值修正处理，需要考虑到零序电压在配电线路中产生的衰减。从上述分析中可以发现，对零序电压幅值进行修正处理以后，会使故障点上游两终端产生电流差，但与原故障点零序电流不存在联系，但与母线额定线电压等相关，电流差会导致故障点上游出现误保护，需要根据具体情况进行分析。
3小电阻接地系统高阻接地纵联差动保护原理
3.1基本原理分析
对零序电压幅值进行修正处理以后，故障点上游终端电流相当于安装部位出现金属接地形成的故障电流，故障点下游终端只存在线路对地电容电流，数值会小于故障电流小数10倍。对故障点上、下游终端电流幅值差进行修正处理以后，可以用于对低阻、高阻接地电气故障进行保护。电气故障上游终端测量到的零序电流差异较小，可以视为两者近似相同，如果受到配电线路零序阻抗等因素的影响，零序电压值会在上游呈现出不断衰减的趋势 ，会使不同零序电压间的修正系数不等，修正处理后的不同上游终端间的电流幅值具有一定的差异，需要对保护定值进行整定，将躲过配电线路最大对地电容电流作为合格标准，满足40-60安电流可靠性的要求。如果中性点电阻值为10欧，以极限情况进行分析误动作的可能，零序电压幅值进行修正处理以后，终端间的电流差和原故障零序并不存在联系，是由系统等效参数来决定，尤其会受到故障点至母线间的配电线路阻抗、中性点电阻的影响，如果系统总计为10条出线，每条出线对地电容电流值都是40安，拉地变零序电感值为10毫享，电气故障点上游侧终端间零序阻抗是10欧，配电电缆距离为10千米左右，进行幅值修正以后的终端间电流会相差160安左右。如果中性点电阻值低于10安，电流差值会上升到300安左右，再结合测量误差和可靠性系数，把差动保护值设置为40-60安，故障点上游保护仍然会存在误动作问题。
幅值修正处理后的上游终端最大电流差值会高于保护整定值，可数值远低于修正故障点上、下游终端最小电流差，利用零序电压幅值修正进行高阻接地故障纵联差动保护，需要适当调整保护动作值，可以防止故障点上游保护装置产生误动作。
3.2保护参数整定
纵联保护对接地故障进行整定与输电系统整定比较接近，如果在有效区分区内外出现故障，需要达到区内不拒动、区外不误动的要求。
在差动保护动作值方面，为防止故障点上游出现误动作，需要使故障点上、下游保护不会由于门槛值过高而拒绝动作，结合配电线路实际情况对保护动作电流差进行调整，国内中性点接地最小电阻值多为5欧，为满足大多数保护要求，可以将保护动作电流差值 设置为330安。
在启动电流方面，需要保证配电系统正常运行时不可以出现误保护，在非全相供电、三相不同期合闸等因素的影响下不产生不平衡零序电流。所以，差动保护启动电流需要大于最大不平衡零序电流，防止在正常运行状态下接地保护出现误动作。例如，在某10千伏架空、电缆配电线路最大不平衡零序电流为0.37安、0.23安，保护装置多接入三倍零序电流信号，再乘以1.33的可靠性系数。还应该计算零序线性范围及测量误差，将满量程的0.5%、1.2倍可靠性系数作为约束条件，同时为了躲开配电线路上最大不平衡零序电流，结合互感器具备的线性误差及测量误差，可将启动电流设置为3.6安，可以保证故障点为1000欧过渡电阻时有效启动。
在零序电压启动值方面，需要保证保护在系统正常运行时不产生误动作，与启动电流整定约束比较类似，启动值也需要大于系统最大不平衡零序电压及电压互感器的测量误差。小电阻接地系统中的最大不平衡零序电压值在31.6伏左右，正常运行条件下零序电压互感器电压均低于58伏，结合上述约束整定条件，三倍电压启动值可以设置为174安。
3.3保护算法流程
保护装置电压、电流信号均为三倍零序值，高阻接地故障纵联差动保护流程可以设计为：在配电系统运行正常时进行保证参数整定，对每个保护终端零序电流、电压进行实时测量，如果零序电流值低于启动电流，则不起动保护，将修正后的终端零序电流幅值调整为0，再检测每个终端零序电流、电压。如果零序电流值大于启动电流，零序电压是否大于电压启动值，实时计算修正处理后的终端零序电流幅值，否则不起动保护，修正电流幅值为零再进行零序电压、电流的检测。对上、下游终端进行通信来获取运行数据，并对经幅值修正后的电流差是否大于差动保护动作值，如果大于动作值则对保护终端发出动作指令。
4结语
综上所述，采用零序电压幅值修正接地故障保护，可以对保护终端间的电流差进行修正，合理提高保护定值可以防止零序电压衰减引起的上游保护误动作，具有很好的推广应用价值。
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