電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式及其零序保護(hù)

查曙光（華能新疆能源開發(fā)有限公司塔什店發(fā)電廠，新疆　庫爾勒　841011）

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式及其零序保護(hù)

查曙光
（華能新疆能源開發(fā)有限公司塔什店發(fā)電廠，新疆庫爾勒841011）

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是指發(fā)電機(jī)、變壓器的中性點(diǎn)且指變壓器Y形接線，通常情況下，接地中性點(diǎn)管理方式主要有兩種，中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)接地，而中性點(diǎn)接地根據(jù)接地方式不同又可以分為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地以和中性點(diǎn)直接接地。本文主要介紹了中性點(diǎn)三種接地方式的特點(diǎn)及其在單相接地故障發(fā)生時(shí)，常見零序保護(hù)方式及其特點(diǎn)。

中性點(diǎn)接地方式；零序保護(hù)；電力系統(tǒng)

0　前言

電力系統(tǒng)中絕大多數(shù)故障都是單相接地故障。為提高其動(dòng)作靈敏性，均裝設(shè)專門的接地保護(hù)裝置。該裝置構(gòu)成簡單，易于實(shí)現(xiàn)。通常反映接地故障時(shí)的零序電流和電壓，稱為零序保護(hù)裝置。零序保護(hù)裝置的裝設(shè)可以使相間短路的保護(hù)接線用電流互感器不完全星形接法來實(shí)現(xiàn)，簡化了設(shè)備。而中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于故障電流小，線電壓仍然對(duì)稱，系統(tǒng)還可以持續(xù)運(yùn)行1-2小時(shí)，故稱為小電流接地系統(tǒng)。除非有特殊要求，該系統(tǒng)的接地保護(hù)才作用于跳閘，否則接地保護(hù)只作用于信號(hào)，提醒運(yùn)行人員注意。下面就本人在工作學(xué)習(xí)過程中的知識(shí)點(diǎn)，做一簡單介紹。

1　中性點(diǎn)運(yùn)行方式及其特點(diǎn)介紹

1.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，造成單相接地現(xiàn)象，單向回路短路，造成使故障相動(dòng)作電壓降低為零，同時(shí)非故障相電壓相對(duì)升高，成為高線電壓。而中性點(diǎn)電壓由于發(fā)生偏移變化，等同于一相電壓。接地點(diǎn)電流也因此產(chǎn)生變化，等同于非故障相對(duì)地電容電流的和，而數(shù)值也因此成為正常運(yùn)行時(shí)單相對(duì)地電容電流的3倍。雖然出現(xiàn)中性點(diǎn)的偏移導(dǎo)致電相、電壓以及電流的變化，但線壓仍然以對(duì)稱的形式存在保證對(duì)稱供應(yīng)，可以連續(xù)繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)以上。此外，由于中性點(diǎn)發(fā)生接地現(xiàn)象，導(dǎo)致接地容性電流的產(chǎn)生并且較強(qiáng)，因此導(dǎo)致接地點(diǎn)在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生電弧，對(duì)周邊安全造成影響。此種方法為小電流接地系統(tǒng)方法，通常針對(duì)與電流相對(duì)較小的電力系統(tǒng)，如6kV以下系統(tǒng)。

1.2中性點(diǎn)接地系統(tǒng)

1.2.1中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

當(dāng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)時(shí)，其正常運(yùn)行狀態(tài)下電壓、電流以均衡、對(duì)稱額形式存在。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)致單向接地現(xiàn)象的產(chǎn)生時(shí)，與中性點(diǎn)不接地相似單向回路短路，造成使故障相動(dòng)作電壓降低為零，同時(shí)非故障相電壓相對(duì)升高，成為高線電壓。而中性點(diǎn)電壓由于發(fā)生偏移變化，等同于一相電壓。但不同的是，通過利用消弧線圈，將其電壓作用進(jìn)行控制補(bǔ)償，通過補(bǔ)償將產(chǎn)生感性電流與接地點(diǎn)產(chǎn)生的非故障相對(duì)地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償和疊加，在電流數(shù)值上總體上小于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電容電流。系統(tǒng)故障狀態(tài)下，雖然出現(xiàn)中性點(diǎn)的偏移導(dǎo)致電相、電壓以及電流的變化，但線壓仍然以對(duì)稱的形式存在保證對(duì)稱供應(yīng)，可以連續(xù)繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)以上。

1.2.2中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)

采用中性點(diǎn)直接接地實(shí)現(xiàn)三相電壓平行控制，因此三相電壓和電流一直保持對(duì)稱。當(dāng)出現(xiàn)單向接地現(xiàn)象時(shí)，不同于中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧圈接地導(dǎo)致中性點(diǎn)以單相的存在，其中性點(diǎn)電壓不變，仍然保持為零，只有故障相停止，其他非故障相由于對(duì)地電壓未發(fā)生變化，其電流也不變，進(jìn)而穩(wěn)定的運(yùn)行。故障相經(jīng)過接地后，導(dǎo)致單相與接地中性點(diǎn)形成單相短路，進(jìn)而觸發(fā)單相短路時(shí)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)跳閘等控制動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)故障單相的局部控制。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，故障影響范圍較小，同時(shí)沒有產(chǎn)生電弧效應(yīng)，大大保障了接地點(diǎn)范圍的安全。由于中性點(diǎn)接地成本控制和管理先對(duì)復(fù)雜，因此適用于較大工程，如110kV以上等超高壓系統(tǒng)，通過采用該系統(tǒng)，一方面提高保護(hù)效果；另一方面可以降低運(yùn)行損失成本。

2　零序保護(hù)

2.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的零序保護(hù)

單相接地時(shí)，中性點(diǎn)成以單相電壓存在，影響系統(tǒng)內(nèi)三相電力系統(tǒng)，因此系統(tǒng)內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)零序電壓，而短路點(diǎn)的零序電壓即為相電壓。

2.1.1零序電流保護(hù)

當(dāng)零序電流繼電器感應(yīng)到零序電流時(shí)將動(dòng)作發(fā)出信號(hào)。為防止單相接地電流較大造成重大影響，通常將保護(hù)裝置也接于零序電流濾過器形成的零序回路中，對(duì)交大電流進(jìn)行控制。

2.1.2方向性零序電流保護(hù)

一般情況下故障線路與非故障線路零序功率方向會(huì)有所不同，因此在使用充分利用這個(gè)特點(diǎn)，對(duì)零序功率方向繼電器要采用方式接入進(jìn)行控制，必須采用正極性接入，防止誤動(dòng)或拒動(dòng)。

2.1.3絕緣監(jiān)察裝置

絕緣監(jiān)察裝置對(duì)接地后出現(xiàn)的零序電壓進(jìn)行監(jiān)測，并進(jìn)行延時(shí)動(dòng)作與信號(hào)的發(fā)生。運(yùn)行期間可以利用線路始端五次諧波零序電流異常，對(duì)故障線路進(jìn)行判別，實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)測。

2.2中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)零序保護(hù)

采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)時(shí)，正常情況下零序電流不存在，而接地時(shí)則會(huì)產(chǎn)生很大的零序電流和零序電壓的變化。系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)接地短路，必然導(dǎo)致零序電流的產(chǎn)生。因此可以通過安裝零序電流互感器對(duì)接地導(dǎo)致的零序電流信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測。此外，零序電壓發(fā)生的變化也可以通過利用零序電壓過濾器進(jìn)行監(jiān)測，通過采用一種或兩種監(jiān)測均可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接地現(xiàn)象的監(jiān)測。

（1）零序電流保護(hù)。當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)不對(duì)稱時(shí)，由于平行線路間的影響，將導(dǎo)致臨近線路零序電流的異常產(chǎn)生，造成繼電器誤動(dòng)作。為此，一般情況況下通過設(shè)置限定值或方向元件來提高監(jiān)測精度，防止誤判誤動(dòng)。

（2）零序方向電流保護(hù)。當(dāng)單相接地短路時(shí)，將導(dǎo)致零序電流的方向發(fā)生了變化，將出現(xiàn)反向零序電流，為此，需要零序方向元件，加強(qiáng)對(duì)零序電流方向的判別，形成方向保護(hù)。同時(shí)，由于故障帶的零序電壓會(huì)隨著傳輸距離衰減，因此離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低，由于零序功率方向繼電器沒有死區(qū)，因此保護(hù)也相對(duì)全面。

3　結(jié)束語

由上可知，電力系統(tǒng)發(fā)生了單接地故障，必然出現(xiàn)零序電流及零序電壓。通過對(duì)零序電流和零序電壓的監(jiān)測和管理可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)接地故障的監(jiān)測和處理，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］賀家李主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理［M］.水利電力出版社.

［2］李駿年主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)［M］.中國電力出版社.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.155

查曙光（1968-），大專，繼電保護(hù)技師，主要從事繼電保護(hù)檢修、和電測儀表校驗(yàn)工作。