韩冬 刘雨洋
国网西安供电公司 710048
摘要：阐述在城市10KV配电网中性点经小电阻接地系统中，对中性点小电阻值的选择以及单相接地故障电流对继电保护装置配置的影响进行具体分析，验证中性点经小电阻接地系统采用零序保护投入使用的必要性和可行性。
关键词：中性点小电阻；继电保护配置；零序保护
引言：由于城市电网规模不断地扩建和延伸，而且受城区规划、环保和场地等条件制约，城市配电网开始采用以电缆出线为主、架空出线为辅的电网结构模式，这样一来，lOkV系统单相对地电容电流就大幅度地增加了。当系统发生单相接地时，接地相的接地电流是非故障相对地电容电流之和，当电容电流超过1OA，此时接地电弧不能可靠熄灭，就会产生弧光接地过电压，而且持续电弧造成空气的离解，破坏了周围空气的绝缘，容易发生相间短路等严重后果。因此，为了增强配网系统安全性，使用中性点经小电阻接地系统，当发生单相接地故障后，由零序保护动作，切断故障，保护电缆线路处理对策是十分必要的。
1.中性点小电阻值的选择
在中性点小电阻接地系统中，通过在回路中串联小电阻形成通路，能够泄放熄弧后半波的能量，使中性点电位降低，故障相的恢复电压上升速度也减慢，减少电弧重燃的可能性，抑制电网过电压的幅值，保证了电网的安全。中性点电阻阻值的合理选取涉及到系统的过电压水平、继电保护的整定、中性点电阻的热容量、对通讯的干扰以及人身安全等许多问题，是一个需要综合考虑的问题[1]。
目前在对城市lOkV配电系统的中性点经小电阻接地方式的确定上，有采用传统方法进行，即从系统发生单相接地故障的情况入手，不断改变中性点接地电阻值，对系统的稳态和暂态两方面进行计算，比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等等，然后按照规程规定值和继电保护等方面的约束值进行综合比较，最终得出较合适的接地电阻值；还有根据将系统单相短路电流限制在一定值以下,同时考虑到满足继电保护的选择性和灵敏度的要求来确定(关于接地电阻的阻值,上海供电公司规定,将接地电流的值控制在 1 000 ~ 2 000 A 来选择； 而北京供电公司规定,阻值为10Ω , 接地电流在 400 ~ 500 A 之间). 虽然这种中性点运行方式在发生单相接地时将跳闸, 但是,由于绝缘要求低, 减少了投资，因此,逐渐被广泛采用。经国网本省电力公司10kV低电阻接地系统中专用Z形接地变压器（以下简称：接地变）、线路等设备反应接地故障的保护装置，以及接地变相间故障的保护配置和整定原则作出具体测算为 10kV低电阻接地系统中接地电阻的选取为10Ω，接地电流在600A。
2.单相接地故障电流对继电保护装置配置的影响
在中性点小电阻接地系统中，正常运行时各出线三相电流之和为零。但是在发生单相接地故障时，由于单相接地时故障电流大，必须快速切除故障线路，故其保护配置可为：限时电流速断保护、低电压闭锁过流保护和分段式零序保护，所有保护均由跳闸来实现。对于架空输电线路，应配置自动重合闸，使得瞬时性故障后可尽快恢复供电。对于电缆输电线路，考虑到它的故障一般为永久性故障，故不必设置自动重合闸。另外，为保证可靠地切除故障线路，保护一次设备的安全，考虑到故障线路的保护或开关存在拒动的可能，所以应在中性点接地电阻回路中加装TA，接入零序保护或接地电阻零序保护，加适当延时后，作用于跳开变压器低压侧开关。由于配电网接地故障电流的大小直接影响继电保护装置的配置。
系统母线处发生单相接地故障时，虽然单相接地故障电流随中性点接地电阻增加而逐渐减小，但其数值仍然较大，因此可采用简单的、具有足够灵敏度的零序电流保护装置瞬时切除故障，防止事故的进一步扩大。从而有效控制故障点发展为多点接地故障，有利于缩短故障线路修复时间。
3．零序电流的获取
采用中性点经小电阻接地的系统，当它发生单相接地短路故障时，将产生很大故障相电流和零序电流，必须装设接地短路的相应保护装置。目前，城市lOkV配电系统中低压馈线开关绝大多数为手车式，馈线出线端采用电缆线路，采用零序电流互感器方式，将其装设在馈线电缆终端头下侧，不但有利于零序电流保护的整定，提高保护的灵敏度及可靠性，还可以有效防止因代路时的零序环流所造成的用户停电。对于接地变压器的零序电流保护，其零序电流应取自接地电阻侧的零序电流互感器以消除零序电流保护死区。
4.零序电流保护的配置
继电保护的配置和整定必须满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性的要求，既要在系统故障发生时非故障线的保护装置能避免误动，又要考虑到接地线路继电保护装置能正确迅速有选择性的切除接地故障。10kV出线零序电流保护一般采用分段式保护，可根据运行需要而增减段数。单分支进线的曲折变只需装设零序过电流保护，保护由接于曲折变中性线电流互感器的过流继电器构成，其动作时限应考虑与lOkV出线的零序过流保护相配合，保护动作后以较短时限跳开lOkV分段断路器，并闭锁备用电源自动投入装置；第二时限跳开主变低压侧断路器(根据实际情况也可以不设这段时限)；第三时限跳开主变高、低压侧全部断路器。此保护接线简单，动作可靠，能有效隔离故障。当然如单相接地故障发生于主变低压侧及其引线处，按理此时不必动作10 kV分段断路器及闭锁备用电源自动投入装置，只要跳开主变高、低压侧断路器已可将故障隔离，但为了简化保护，允许此处发生接地故障时按母线接地等同处理[2]。对于架空线路还应该配置自动重合闸装置，以消除大部分瞬时性故障，保证可靠供电，建议采用三相一次重合闸。对于电缆线路，由于其非自恢复的绝缘特性以及永久性故障出现概率高的特点，可以不必装设自动重合闸装置。
5．零序电流保护需注意的问题
5.1 注意曲折变的零序电流保护误动的情况。当电流回路断线时，可能造成保
护误动作，这是零序电流保护是灵敏度较高时的弱点。但断线情况较少发生，可以利用相邻电流互感器零序电流闭锁的方法来防止这种误动作。
5.2 曲折变的零序保护主要作为lOkV出线的后备保护，在lOkV线路发生故障断路器拒动时，退出小电阻接地系统以减小电流。
5.3 在正常情况下，只要合理设置曲折变和lOkV出线的零序保护参数，曲折变
的零序保护就不会误动。但当电力系统出线不对称运行时，或系统本身的参数不对称达到一定程度，则lOkV配网存在参数不对称和接地故障两个零序电流源，就可能出现故障产生的零序电流不足以启动线路上的零序电流保护，而在参数不对称零序电流源的叠加下，曲折变的零序保护达到动作值而误动的情况。此时，就需要对lOkV出线的绝缘情况进行全面检查，可以安装监测装置，减少线路参数不对称情况。
结论：综上所述，采用中性点经小电阻接地系统，实现稳定供电、安全供电。
通过零序电流保护动作将跳开故障断路器的方式及措施缩短故障处理时间，确保系统常态运行。
参考文献：
[1]李福寿．中性点非有效接地电网的运行．北京：水利电力出版社，1993．55．62
[2]徐绍麟．城市电网lOkV低阻接地系统中接地变压器零序保护接线方案．继电
器，2003，31(09)：26．30