基于適應(yīng)配電自動化的饋線接地保護探究

梁偉鋒（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

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基于適應(yīng)配電自動化的饋線接地保護探究

梁偉鋒
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

摘 要：隨著電力技術(shù)的發(fā)展，配網(wǎng)運行逐漸走向自動化，要想有效地適應(yīng)配電自動化，維護配網(wǎng)的高效運轉(zhuǎn)，就要深入分析饋線接地保護的方法，提高接地保護水平。本文對負序電流饋線接地保護進行了深入分析，研究了保護的判斷依據(jù)。

關(guān)鍵詞：配電自動化；饋線接地保護；探究

結(jié)合饋線接地保護的基本原理，深入分析了負序電流故障選線的原理，在不測量各個線路的零序相位的情況下，同饋線保護有效配合，實現(xiàn)饋線接地保護功能的有效發(fā)揮。

一、饋線接地保護的原理分析

負序電流分流法是支撐饋線接地保護的基本原理。配網(wǎng)系統(tǒng)中會設(shè)置多條出線，正常情況下，三相負荷以及系統(tǒng)參數(shù)都處于平衡狀態(tài)，如果當K饋線中的某一相（A相）有單相接地故障（如圖1所示），對應(yīng)出現(xiàn)負序電流，該電流將經(jīng)過故障區(qū)，流向供電端與未發(fā)生故障的線路，故障區(qū)的負序電流值就是二者電流之和，所以，此時故障區(qū)的負序電流值最大，其方向正好逆于供電端以及未發(fā)生故障線路的負序電流方向。接地保護此時將發(fā)揮分流作用，通過參照負序電流的梯度差來發(fā)揮這一作用。以此來控制故障區(qū)的電壓。

圖1單相接地故障示意圖

二、基于負序電流的饋線接地保護

1 負序電流的計算方法

當饋線中的某一相出現(xiàn)接地時（設(shè)：K饋線的A相），選擇對稱分量法來計算負序電流，能夠得出途徑線路故障處的各類電流大小，其中包括：正序電流I1、負序電流I2、零序電流I0等。則有以下公式：

上式中，EA與Rf分別代表正常運行狀態(tài)下，故障點的對地電壓與接地電阻，Z0、Z1、Z2則各自代表故障發(fā)生時，配網(wǎng)整體的零序阻抗、正序阻抗、負序阻抗。

在電流較小的狀態(tài)下，接地饋線系統(tǒng)的阻抗會形成以下關(guān)系：零序阻抗遠大于正、負序阻抗，因此，能夠?qū)⒁陨瞎阶兂桑?/p>

系統(tǒng)內(nèi)部，高壓端阻抗能夠折算值低壓端，從而使得阻抗值下降，由于配網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，配網(wǎng)中的Z2逐漸下降，其中多數(shù)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)為輻射式，單個饋線負荷下降、其阻抗相對上升。通常來說，同整個配電系統(tǒng)相比，單個饋線的負序阻抗要高出幾十倍甚至百倍。所以，系統(tǒng)故障處的負序電流會形成自己的流動方向，通常朝著電源端流去。那么，故障線路的負序電流，可以用下面公式表示：I2k≈I2，對應(yīng)的母線負序電壓：U2=-EAZ2s/3Rf+Z0，未發(fā)生故障的線路，設(shè)為：i線路，其負序電流計算公式：I2i=U2/Z2i=-I2Z2S/Z2i。類似地，當另外的一條線路出現(xiàn)單相接地故障問題，則對應(yīng)的線路k的負序電流：I2k=-I2Z2s/Z2k。

根據(jù)計算得出的負序電流的具體數(shù)值來對應(yīng)實施饋線接地保護，首先對饋線K的接地保護加以分析與整定，得出公式：I2zd=Kk|I2K|，對饋線K接地故障進行檢測，得出接地保護抗過度電阻能力。

通過綜合性的分析與檢測得出，通常情況下，饋線的負序阻抗要遠遠高于系統(tǒng)的負序阻抗，達到幾百倍，小電流接地系統(tǒng)，其零序阻抗較大，通常達到上千歐，經(jīng)過綜合計算得出，負序電流饋線接地保護，其抗過渡電阻能夠高達十幾千歐到幾十千歐。

2 基于負序電流方向的饋線接地保護

從單相接地故障圖能夠看出，負序電流有一定的來源，通常來自于故障發(fā)生處，并逐漸朝著電源端、非故障區(qū)流動。而且負序電流的方向，也是故障線路同非故障去反向，同時，發(fā)生故障的相，也會出現(xiàn)一定程度的故障電流，其負序電流同電壓相位相同，所以，根據(jù)負序電流方向能夠?qū)嵤┙拥乇Ｗo。

然而，負序電流會發(fā)生一定程度的流動，會逐漸朝著電源端流動，同時，非故障線路也不會產(chǎn)生過大的負序電流，這無疑為負序電流方向的測量帶來了挑戰(zhàn)。因此，負序方向接地保護無法有效應(yīng)用。

3 比較式接地保護

同負序電流類似，來自于接地故障的零序電流也將發(fā)生流動，從故障區(qū)逐漸朝著電源端、非故障區(qū)流動，然而，其具體的分布狀況受到多重因素影響，例如：補償度、線路的長度、結(jié)構(gòu)等。其中故障區(qū)接地保護對應(yīng)的零序電流為Iok=Io-Iok。

如果從饋線保護安裝的位置到末尾，此段線并不是很長，那么Iok也就是來自于故障點的零序電流也會越來越小，甚至趨向于0。此時，Iok≈Io，也就是在零序電流方面，故障保護位置同故障位置大致相等，同樣，負序電流同零序電流趨向一致，未發(fā)生故障的區(qū)域，其負序電流則趨向于0，其中要留出裕度，對應(yīng)的故障線路需要達到以下條件：

其中：K1，K2為整定系數(shù)，各自取值為0.5、1.5，如果保護位置到末尾之間有一段很長的線路，那么就要擴大K1，K2的值，或者實施特定的整定計算。

三、饋線接地保護的優(yōu)勢特征

1 抵御弧光接地的干擾

對于電流較小的接地系統(tǒng)，最常發(fā)生弧光接地故障，這是因為電弧在實際的燃滅中，過大的零序阻抗使得能量無法被充分釋放，從而導(dǎo)致位移電壓上升，對零序回路補償過程中，會引發(fā)諧振問題，從而導(dǎo)致零序選線的故障問題。當系統(tǒng)負序阻抗下降，故障選線將不會受到過大干擾。

負序電流將接地保護能夠發(fā)揮超強的故障監(jiān)測功能，即使是電阻高達十幾千歐，也不在話下，可見該接地保護可以有效地抵御過濾電阻。

2 比較式接地保護體現(xiàn)出靈活的適應(yīng)能力

隨著配網(wǎng)的運行，故障過濾電阻會對應(yīng)在不斷地調(diào)整、變化，發(fā)生故障的線路中的負序電流、零序電流等也將隨之發(fā)生動態(tài)調(diào)整，可見其靈活的適應(yīng)能力。

四、饋線接地保護的實現(xiàn)方法

配網(wǎng)系統(tǒng)運行中，為了有效達到饋線自動保護的目的，最為關(guān)鍵的就是要從負序電流入手，抑制其對電源、主線路等帶來的不良影響，具體可以從以下方面入手：

1 零序電壓啟動

配網(wǎng)系統(tǒng)實際運行過程中，多種因素會釀成負序電流，例如：不對稱故障等。關(guān)鍵是要尋找一種方法來有效辨別，有效的方法為：零序電壓啟動法，發(fā)揮其輔助判斷的功能，零序電壓值變小時，甚至低于整定值，繼電器實施復(fù)位動作。

2 電流變化量保護

配網(wǎng)系統(tǒng)處于常規(guī)運行狀態(tài)下，負序電流也可能產(chǎn)生，源頭為：不對稱負荷、電流的不平衡等，要想有效克制這種不良影響，可以對負序電流故障進行分量處理，故障發(fā)生前、發(fā)生后，負序電流會發(fā)生一定程度的變化，針對變化量實施接地保護。

3 工作電流的合理設(shè)定

對工作電流進行科學(xué)、準確的定位，形成一個精準工作電流，要有效控制繼電器測量誤差，使其在20%以下，故障問題出現(xiàn)時，當負序電流、零序電流等較大，超出了所定義的精準電流，繼電器對應(yīng)發(fā)出保護動作。

4 比較式接地保護進行判斷

所謂比較式指的是零序、負序兩類電流之間的對比、對照。在接地保護工作過程中，負序電流不穩(wěn)定，會受到負荷特性的干擾，同零序電流相比，負序電流變換器精度較低，要想有效控制負序電流接地保護出現(xiàn)誤動作問題，有必要設(shè)置比較式接地保護，發(fā)揮對故障線的深入判斷功能。例如：故障問題出現(xiàn)，當發(fā)現(xiàn)負序、零序電流較大，超出精確值時，達到負序電流接地保護判斷的標準，就可以準確定位故障。

5 優(yōu)化發(fā)展外部接線與軟硬件

為了全面優(yōu)化配網(wǎng)的運行質(zhì)量，也可以加大對外部接線的優(yōu)化與改造力度。當出線負荷相對較小，要想確保精準測量，高效定位故障，應(yīng)該改進測量儀器，更新測量軟件系統(tǒng)，提升其精準度，同時，也要對硬件系統(tǒng)進行更新與發(fā)展。

結(jié)語

以上是以負序電流大小為基礎(chǔ)的饋線接地保護，通過理論的探索與實踐的深入分析，能夠得出一套有效適應(yīng)配網(wǎng)自動化的饋線接地保護模式。

參考文獻

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中圖分類號：TM76

文獻標識碼：A