淺析縣級電網(wǎng)小電流接地保護

作者/孫龍泉，國網(wǎng)山東省電力公司樂陵市供電公司

淺析縣級電網(wǎng)小電流接地保護

作者/孫龍泉，國網(wǎng)山東省電力公司樂陵市供電公司

隨著我國經(jīng)濟實力的逐漸提升，對電力的需求也隨之增加了許多。我國各縣中使用的縣級電網(wǎng)大部分為110 kV或110 kV以下的等級進(jìn)行供電，使用的接地保護措施為中性點非直接接地保護措施，就是人們經(jīng)常說的小電流接地措施。

縣級電網(wǎng)；小電流；接地保護；供電服務(wù)；供電企業(yè)；單相接地

1.縣級電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時電流和電壓具有的特征

縣級電網(wǎng)小電流系統(tǒng)在運行過程中，系統(tǒng)三相電壓對稱使用CO.F來代表相對地電容，在這里假設(shè)負(fù)荷的電流均衡沒有過多的差別。但是電源和負(fù)載一般都是對稱的，因此在電網(wǎng)中不存在零序電壓和零序電流。當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時，接地故障相對地的電壓就變成了零值，此時電容電流也就成為了零值。如果三相對地電壓和電容電流的對稱性發(fā)生了故障，那么電網(wǎng)中就會產(chǎn)生零序電流和零序電壓。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時，電容電流和電壓的分布特征如圖1所示。

圖1 單相金屬性接地時電流和電壓的特征

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時，電流和電壓的向量分布如圖2所示，根據(jù)圖2就能繼續(xù)分析接地故障特征。

圖2 電容電流分布的向量圖

小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故障時，接地相對地電壓值為零值，此時另兩相對地電壓升高為線電壓，中性點產(chǎn)生偏移中性點電壓就同正常運行時的相電壓相同。系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電壓的電壓值為3UO=UA+UB+UC=3EA。

特殊例子：對電阻性單相接地故障發(fā)生進(jìn)行識別。其中一相電壓有所提升、另一相電壓隨之減小，那么中間值相就會產(chǎn)生電阻性的接地故障。

接地相電容電流的值數(shù)此時為零值，對地電壓加大時，就會導(dǎo)致另兩相的電容電流也隨之增加，一般增加到正常數(shù)值的3^1/2倍之多，供電系統(tǒng)中就會產(chǎn)生零序電流。沒有發(fā)生故障線路的零序電流的數(shù)值同本線路兩相電容電流向量數(shù)值的加和，那么相位超前的零序電壓就為九十度，方向為母線向線路流動。產(chǎn)生接地故障線路開始端的零序電流就同系統(tǒng)中所有沒有發(fā)生故障的相對地電容電流值加和以及本線路兩相沒有發(fā)生故障的電容電流的向量值的加和相同，并且相位的超前零序電壓值達(dá)到了90度，方向為母線向線路流動。

2.對電網(wǎng)接地保護裝置的分析

當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生了單相接地故障時，流過故障點的電流是非常少的，但是由于三相電壓還是維持對稱狀態(tài)的，因此單相接地故障對負(fù)荷供電造成的影響是非常小的，供電企業(yè)通常只要求保護裝置帶接地點不影響運行，只是發(fā)出故障信號，不會產(chǎn)生跳閘。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，當(dāng)接地故障發(fā)生于人員較多的區(qū)域時，對工作人員以及電氣設(shè)備的安全造成危險時，才能發(fā)生跳閘。對中性點不接地系統(tǒng)電網(wǎng)預(yù)防單相接地的防護措施主要有以下三種方法：即由工作人員安裝沒有選擇性的絕緣監(jiān)督設(shè)備，安裝零序電流保護設(shè)備以及安裝零序方向功率保護裝置這三種措施。下文將對上述三種措施進(jìn)行簡要分析。

■2.1 對絕緣監(jiān)督設(shè)備的簡要分析

使用絕緣監(jiān)督設(shè)備的主要原理是根據(jù)發(fā)生單相接地故障時產(chǎn)生的零序電壓具有的特征來組成的，其原理圖主要如圖3所示。在電壓互感器的兩次側(cè)具有兩組繞組裝置，其中一組繞組是接成星形狀，更加適合對各相對地電壓進(jìn)行測量；另一組繞組是接成開口的三角形狀，能將零序電壓接入到過壓繼電器上，用于將信號接通回路，可以發(fā)射信號。絕緣監(jiān)督設(shè)備在系統(tǒng)單相接地線路中有著無選擇性的特點，因此，需要相關(guān)監(jiān)測人員對所有線路按照順序進(jìn)行斷開，然后再使用自動重合閘裝置將線路投入。如果監(jiān)測人員發(fā)現(xiàn)某一條斷開的線路沒有零序電壓時，并且各相對地電壓也變成了以前的狀態(tài)，這樣就能認(rèn)為這條線路接地就是人們往常所說的“拉路判斷方法”。這種保護方法更加適合在出線比較少的常規(guī)電磁式保護的變電站系統(tǒng)之中，而且線路的長度要低于1.8倍供電半徑的金屬接地、線路的長度也要低于1.3倍供電半徑的非金屬性接地監(jiān)測效果較好，監(jiān)測的準(zhǔn)確率必須達(dá)到百分之九十五以上才可以。

圖3 絕緣監(jiān)督設(shè)備原理圖

圖4 零序電流保護原理構(gòu)成

■2.2 對零序電流保護設(shè)備的簡要分析

零序電流保護設(shè)備的主要原理是根據(jù)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時產(chǎn)生故障線路中的零序電流為所有非故障線路零序電流加和的特征，零序電流保護設(shè)備的原理圖主要如圖4所示。

當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生了單相接地故障時，如果產(chǎn)生故障線路中的零序電流超過了一定的數(shù)值時，保護動作就立即發(fā)出故障信號；如果沒有發(fā)生故障線路中的零序電流低于一定的數(shù)值時，保護裝置就不進(jìn)行動作，因此，零序電流保護設(shè)備是具有一定的選擇性能的。但是零序電流的值是所有沒有發(fā)生故障線路中的零序電流的加和，因此零序電流保護設(shè)備只能當(dāng)系統(tǒng)出線過多時，零序電流達(dá)到動作值時保護才能進(jìn)行選擇性的動作，如果系統(tǒng)中的出線數(shù)量不足，保護動作就無法運行。零序電流保護設(shè)備通常要安裝在專用電流互感器線路中；如果單相接地電流值過大時，那么就免受零序電流過濾器中產(chǎn)生的不均衡電流造成的影響。零序電路保護設(shè)備更加適合使用在出線比較多的綜合自動化變電站系統(tǒng)中，一般為12回出線，并且該裝置會受到接地點外界因素的影響。主要為接地具有的特點和接地系統(tǒng)的條件等，監(jiān)測裝置的監(jiān)測效果就會被削減，監(jiān)測準(zhǔn)確率為百分之七十五以上，通常如果系統(tǒng)中電容電流過大，或者保護線路中的電容電流過小時，零序電流保護的準(zhǔn)確率才會得到提升。

■2.3 對零序功率方向保護裝置的簡要分析

零序功率方向保護裝置通常使用在零序電流保護無法滿足靈敏系數(shù)的要求以及接線非常復(fù)雜的供電系統(tǒng)中，保護裝置在正常運行的過程中，可能會受到接地點的情況或者各種外界因素的影響，這就會造成零序功率方向保護裝置存在著拒動或者誤動故障發(fā)生的可能性。

3．總結(jié)語

供電公司只有對淺析縣級電網(wǎng)小電流接地保護措施給予足夠的重視，才能保證供電系統(tǒng)的正常運行。

＊ [1]利用仿真變電站事故案例加強學(xué)生對小電流接地系統(tǒng)故障的分析處理[J].蘇海霞,張玉珠,東蔚.價值工程.2015(20).

＊ [2]電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)的故障分析與控制[J].趙冀峰,趙絲雨,張磊.中國電業(yè)(技術(shù)版).2015(03).

＊ [3]小電流接地系統(tǒng)電壓異常處理分析[J].徐園,王京鋒,陳磊.沿海企業(yè)與科技.2015(04).