天津市大港油田电力公司 天津市 300280
摘要：目前我国经济发展迅速，电力企业为我国发展做出了很大贡献。低压配电网保护的正确配置关乎配电网的安全稳定运行。本文首先从原理角度对保护方式在工程应用中可能产生的问题进行分析，然后对低压配电网中常见故障进行研究，提出接地故障可能具有不同的故障特征，应按照不同类型进行区分，同时针对各种低压配电网故障讨论不同保护措施的有效性，对低压配电网实际工程现场保护的配置具有指导意义。
关键词：低压配电网；保护配置；适应性
引言
低压配电网在电力系统中分布广泛，线路敷设情况复杂，用户端用电设备非常多样。相较于中压配电网，低压配电网出现触电事故的概率更高。据统计，国家电网在2004年到2017年间共发生2028起电网触电事故，其中与低压配电网直接相关的占比在26.2%。针对低压配电网自身特点及用户端的用电特点，主要通过配网接地及剩余电流保护的方式确保配网运行及使用安全。
1故障类别
（1）触地故障。在低压配电网中普遍存在的故障就是接地故障，如果断裂的低压配电网线路接触到大地，此时就会出现单相接地的故障。电力运输主要是通过低压配电网将电能输送至各区域，直接连接用户用电系统，输送过程中难免会被外界所影响，如树木、建筑物等，遇到这些时增大母线电流，进而出现接地故障，严重会损坏供电设备，出现断电的情况。
（2）短路故障。短路故障会导致低压配电网中两点的电势存在差异，进而造成过电流情况的出现，是一种在低压配电网的运行过程中较为频繁的现象。此外，短路现象的出现会形成线路回路中电流的急速扩大，进而在短路的部位形成剧烈性的电火花以及电弧，从而产生大量的热，引起金属温度骤然升高的情况，使得线路发生熔化，严重的会引起喷溅或者火灾。
（3）其他故障。管理电力系统时，有部分故障在系统内是无法控制的，如电缆受到人为破坏或自然灾害等影响。这些影响电力系统因素并不能达到完全剔除的目的，具有一定的技术难度。因此其相关管理及维护人员需针对这些不可抗拒的因素提前制定预防及解决措施，进而维持电力系统的运作，如预警和监控系统的设置、线路防护等。
2低压配电网故障产生的原因
2.1人为因素
对于低压电网的正常运行，需要相应的人员对其进行定期的检查，但实际的运行管理中，由于电力从业者意识的不足，导致缺少对于低压配电网的运行维护，或者运行维护的手段的合理性有待提高。这种后期服务跟踪的不足，造成低压配电网故障的频繁出现。此外，相关人员的检修维护的技术相对有限也是造成低压配电网出现安全问题的因素之一。
2.2设备自身因素
电力系统中由多个组成部件所构成，进而可确保该系统能够正常工作，在电力系统运作过程中，该故障可由多种组成部件异常而引起。长期以往，低压配电网中多个设备经使用之后均存在老化现象，而且在高负荷条件下运行时，会缩短其相应的设备使用寿命，降低其性能。随着社会经济的不断进步，人们对供电质量及其稳定性有着严格的条件要求，而且在平日电能消耗量逐渐增大，这使得电力系统长期处于高负荷供电状态，而且旧的电力设备并不能达到人们的使用要求，于此这些旧的设备很容易就会出现故障，从而在生产上和生活上都受到了很大的影响。
2.3外力因素
在低压配电网出现相应问题的因素中，外力因素同样占有很大的比例，如天气原因中的雷击以及自然灾害中的泥石流等，会一定几率上对于电网设备造成损坏，现阶段的电网规模相对较大，若出现问题，则会形成电网的瘫痪导致大面积停电的情况发生。此外，鸟类在线路上筑巢等，也会形成电网故障，造成电网跳闸等现象的出现，并且建筑施工中对于电线杆的碰撞等也会造成停电事故的发生。
3低压配电网的保护配置及其适应性分析
3.1过电流保护
过电流保护就是当电流超过预定最大值时，使保护装置动作的一种保护方式。当电流超过整定值时，装置起动，并用时限保证选择性，进而发出信号或者跳闸。
过电流保护的一大特点是其脱扣器的整定至关重要。如变压器低压侧总开关的过电流保护是按照低压侧额定电流乘以一系数来设置脱扣器的整定值。如果整定结果较变压器额定电流大很多，会导致变压器长期过负荷，影响设备的工作寿命；如果整定的结果偏小，则容易导致保护装置误动。其次，对于用其实现接地故障保护的功能而言，变压器低压干线额定电流动辄几百安，过电流保护对能够产生特别大故障电流的接地故障才有分断能力。一些情况下故障电流的回路阻抗较大，产生的接地故障电流远小于过电流保护的整定值，用其作接地故障保护，很难保证灵敏性。再者，当供电距离较远时，如果线路末端发生单相接地故障，故障电流同样较小，往往不能使低压侧总开关过电流保护跳闸。
因此，采用过电流保护兼作接地故障保护只在某些特定的情况下才具有良好效果。
3.2自适应接地系统
在中性点非有效接地系统中，当发生单相接地故障时，多数为间歇性电弧放电，这将导致电网中的电荷在电容和电感组成的电路中发生剧烈的分配，从而产生很高的暂态过电压。文中提出采用过电压识别的消弧线圈投入方法，即通过对弧光过电压的快速识别，且通过电网对地电容实时计算的基础上，有选择性的投入消弧线圈，达到灭弧，消除故障点的效果。通过试验研究发现间歇性弧光接地相电压由于燃熄弧过程中导致的信号奇异性，也体现在了系统的零序电压之中，文中采用形态滤波器，提取零序电压标幺值，作为间歇性弧光接地的过电压判据，适时投入消弧线圈。采用短时可控电抗器在极短时间内（在5ms以内）高精度补偿电容电流使接地弧光可靠消除，若接地故障是瞬时性单相接地故障，则故障自动消除，并自动记录相关故障信息。
如果投入消弧线圈后，依靠零序电压标幺值判据，确定过电压仍然存在，或经过计算电抗器的不足以补偿电网对地电容时，则控制高压接触器投入小电阻，利用线路开关保护将接地线路跳闸，隔离故障线路。
以上自适应接地系统的应用性极强，可彻底解决配电网系统单相接地故障持续运行造成故障范围扩大的技术难题。该系统可根据故障类型自动投入消弧线圈和小电阻接地。实现配电线路瞬时性自动熄弧消除故障，永久性故障保护动作跳闸隔离故障，已达到保证设备安全，提高供电可靠性的目的。
3.3零序电流保护
根据国标GB50054—2011《低压配电设计规范》中的规定，在配置低压侧的单相接地保护时，当过电流保护不能满足切断故障回路的时间要求且零序电流保护能满足时，宜采用零序电流保护[9]。零序电流保护依靠零序电流的异常变化来判断故障的发生，然而除了接地故障之外，还有许多情况会导致零序电流的突变，致使零序电流保护误动。例如在低压配电线路断线或者某一相负荷发生突变时，相当于一种三相不平衡状态，会产生较大的零序电流，若超过保护的整定值就会造成保护装置误动作，切断回路，导致停电。
结语
低压配电网的安全、高效运行离不开合理接地方式及剩余电流保护配置的辅助。本文对相关技术经验进行总结，管理人员可结合理论经验及低压配电网实际运行情况，选取最佳的接地方式并做好剩余电流保护装置选型及参数配置工作。合理引进先进技术及设备，确保低压配电系统运行安全，提高供电服务质量。
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