含逆變型分布式電源配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地電阻選取

高美金，諸言涵，張 嘯，張 波，房鑫炎

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，杭州 310008；2.上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院，上海 200240）

0 引言

配電網(wǎng)中大量IIDG（逆變型分布式電源）的接入使得配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)的單一電源輻射型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p端甚至是多端有源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。IIDG 的種類有很多，其中風(fēng)電和光伏發(fā)展迅速，2020年我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量57.8 GW，占全球新增裝機(jī)容量的60%，風(fēng)電裝機(jī)容量約為280 GW；新增太陽(yáng)能光伏裝機(jī)容量為48.2 GW，累計(jì)光伏并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)253 GW，可再生能源的開(kāi)發(fā)利用規(guī)模穩(wěn)居世界第一［1-3］。諸多文獻(xiàn)在電壓穩(wěn)定、電能質(zhì)量、潮流分布以及繼電保護(hù)等方面對(duì)新型配電網(wǎng)進(jìn)行了研究［4-7］，而電網(wǎng)潮流以及故障電氣特征隨著IIDG的接入發(fā)生了改變，原有的繼電保護(hù)裝置不能正確動(dòng)作，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式不再適用于含IIDG的配電網(wǎng)絡(luò)，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行無(wú)法得到保障。采用小電阻接地方式可以較好地適應(yīng)新型配電網(wǎng)的變化，與小電流接地系統(tǒng)相比，小電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)可以快速切除故障，因此越來(lái)越多的城市配網(wǎng)開(kāi)始采用小電阻接地方式［8］。但是有關(guān)接地電阻阻值選取的文獻(xiàn)卻較少。

文獻(xiàn)［9］綜合性地分析了配電網(wǎng)中性點(diǎn)的不同接地方式對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，為接地方式的選擇提供了一定的參考。文獻(xiàn)［10］從設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性兩方面，分析了接入IIDG對(duì)中壓配電網(wǎng)系統(tǒng)接地方式的影響，并提出了IIDG與配電網(wǎng)系統(tǒng)相配合的接地方案，但文獻(xiàn)不涉及IIDG接地方式對(duì)電網(wǎng)的影響。文獻(xiàn)［11］研究了配電網(wǎng)側(cè)與IIDG并網(wǎng)側(cè)接地方式的配合問(wèn)題，分析比較了各個(gè)配合方案下的故障特性，但對(duì)于分布式電源的接入對(duì)系統(tǒng)故障電氣量的影響沒(méi)有詳細(xì)討論。文獻(xiàn)［12］通過(guò)建立精確的線路模型選取接地電阻，但只是定性分析，需要通過(guò)仿真才能確定接地電阻。文獻(xiàn)［13］通過(guò)工程計(jì)算方式對(duì)系統(tǒng)中性點(diǎn)的電阻進(jìn)行選取，但是不涉及IIDG。

本文基于IIDG 在配電網(wǎng)故障時(shí)的LVRT（低電壓穿越）能力，首先介紹了其故障特性，通過(guò)對(duì)稱分量法建立了含有IIDG配電網(wǎng)的單相接地故障模型，隨后推導(dǎo)了各故障電氣量的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上，分析了電阻阻值對(duì)小電阻接地方式下配網(wǎng)故障電氣量的影響。在確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和繼電保護(hù)準(zhǔn)確動(dòng)作的前提下，提出了中性點(diǎn)接地電阻阻值的選取方法。最后，以區(qū)域電網(wǎng)實(shí)例驗(yàn)證該電阻取值方法的適用性。

1 故障特性分析

1.1 含逆變電源的典型配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

為了確保主網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定，逆變型分布式電源的接入和退出不應(yīng)改變主網(wǎng)的接地方式。同時(shí)，由于IIDG自身的電容電流較小，出于對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和便于調(diào)諧的考慮，IIDG 并網(wǎng)變壓器一般不采用消弧線圈接地方式。當(dāng)電網(wǎng)側(cè)變壓器的中性點(diǎn)采用非有效接地方式時(shí)，IIDG 并網(wǎng)側(cè)變壓器只能采用中性點(diǎn)不接地的方式，故障電氣量符合小電流接地系統(tǒng)的故障特征，供電可靠性高，但過(guò)電壓較高并且持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，對(duì)于設(shè)備絕緣水平要求高。

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，線路對(duì)地電容電流不斷增大，小電流接地方式的適用性降低。此外，為了保證含有分布式電源的配電網(wǎng)的供電可靠性，不應(yīng)采用中性點(diǎn)直接接地方式。因此，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地是含IIDG的配電網(wǎng)較為合適的選擇。在這種接地方式下，電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)流經(jīng)接地點(diǎn)的故障電流大，有利于繼電保護(hù)快速準(zhǔn)確動(dòng)作，縮短了健全相過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間，很大程度上降低了對(duì)電纜和電氣設(shè)備的絕緣要求［14］。

10 kV含逆變型分布式電源的配電網(wǎng)典型模型如圖1 所示，電網(wǎng)側(cè)變壓器以及IIDG 并網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)均采用小電阻接地方式。PCC（公共連接點(diǎn)）為IIDG 公共連接點(diǎn)，IIDG 上游線路l1長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，下游線路l2長(zhǎng)度為L(zhǎng)2。

圖1 含逆變型分布式電源的配電網(wǎng)拓?fù)?/p>

其中，Zg為系統(tǒng)阻抗，R1和R2分別為逆變側(cè)變壓器和系統(tǒng)側(cè)變壓器的接地電阻。

1.2 IIDG故障特性分析

IIDG 的故障特性主要由逆變器控制策略決定。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通常采用PQ控制策略，通過(guò)控制電流跟蹤參考值變化從而輸出電網(wǎng)需要的功率。配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，IIDG 無(wú)功功率參考值一般設(shè)置為0。由于此時(shí)PCC 線電壓基本不變，IIDG 可以等效為受參考功率控制的電流源。發(fā)生故障時(shí)，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落，為保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，逆變器需要具備一定的LVRT 能力，使逆變器在電壓短時(shí)跌落時(shí)仍然能保持并網(wǎng)，為電網(wǎng)提供無(wú)功支撐［15-17］。其中，輸出的無(wú)功電流大小取決于出口電壓的跌落程度。

當(dāng)出口電壓跌落超過(guò)0.1 p.u.時(shí)，IIDG開(kāi)始輸出無(wú)功電流，IIDG 輸出的無(wú)功電流與電壓跌落的程度有關(guān)，不同的控制器給出的數(shù)值關(guān)系可能不同，假設(shè)電壓每跌落0.1 p.u.，需提供0.2 p.u.的無(wú)功電流，當(dāng)出口電壓跌落大于0.5 p.u.，則僅輸出無(wú)功電流以增大逆變器的無(wú)功補(bǔ)償能力，使故障處電壓能夠更快地恢復(fù)正常?？紤]到逆變器的短路容量，IIDG允許輸出的最大短路電流為2 p.u.。

IIDG 輸出的無(wú)功和有功電流參考值分別如式（1）和式（2）所示：

式中：iq_ref為逆變器無(wú)功電流給定值；id_ref為逆變器有功電流給定值；up為逆變器出口電壓標(biāo)幺值；id0為逆變器額定電流給定值。

由式（1）、式（2）可以得出IIDG 的輸出電流為：

1.3 對(duì)稱分量法分析

對(duì)稱分量法可以將系統(tǒng)不對(duì)稱故障拆分為對(duì)稱分量，建立復(fù)合序網(wǎng)分析線路故障。

小電阻接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由零序電流保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生兩相短路及兩相接地故障時(shí)，由相電流保護(hù)動(dòng)作，IIDG 在PQ 控制的基礎(chǔ)上，采用正負(fù)序獨(dú)立控制策略，在利用對(duì)稱分量法分析電路不對(duì)稱故障時(shí)，可以視為壓控電流源［18］。

1）IIDG上游F1點(diǎn)單相接地故障

根據(jù)圖1所示的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以A相接地短路為例，當(dāng)線路l1末端F1點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)如圖2所示。

圖2 F1點(diǎn)單相接地故障復(fù)合序網(wǎng)

其中，Eg為系統(tǒng)電勢(shì)，UDG為逆變器交流側(cè)電壓，IDG為逆變器交流側(cè)電流，ZT1和ZT2分別為逆變側(cè)變壓器和系統(tǒng)側(cè)變壓器阻抗，ZL1和ZL2分別為線路l1和線路l2的阻抗，ZLoad為負(fù)載阻抗，上標(biāo)1、2、0分別表示正負(fù)零序參數(shù)。

復(fù)合序網(wǎng)的等效電路如圖3所示。

圖3 復(fù)合序網(wǎng)等效電路

以短時(shí)間尺度的新能源典型出力規(guī)劃為基準(zhǔn)，得到的外特性與故障輸出特性曲線的交點(diǎn)，即為系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，IIDG 的運(yùn)行點(diǎn)，如圖4所示。

圖4 IIDG故障輸出特性與外電路特性曲線

確定故障運(yùn)行點(diǎn)后，由對(duì)稱分量法可以得到流經(jīng)故障點(diǎn)的故障相電流Ifault、流經(jīng)線路l1的故障相電流IL1及其零序分量

從中可以看出，流經(jīng)接地點(diǎn)的故障電流Ifault與電流i2成正比，并且受到負(fù)載與線路l2阻抗分流的影響。若線路阻抗以及變壓器阻抗不變，則其大小主要與R1、R2大小以及此時(shí)IIDG的故障運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。而流經(jīng)線路l1的故障相電流IL1及其零序分量則與Ifault直接相關(guān)。

2）IIDG下游線路F2發(fā)生單相短路

同樣以A 相接地短路為例，F(xiàn)2點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)如圖5所示。

圖5 F2點(diǎn)單相接地故障復(fù)合序網(wǎng)

1.4 多個(gè)IIDG共存

對(duì)于含有多個(gè)IIDG的配電網(wǎng)，在使用序分量進(jìn)行故障分析時(shí)，相當(dāng)于在單個(gè)IIDG配電網(wǎng)的正序網(wǎng)絡(luò)里并聯(lián)上其余的分布式電源支路，在零序網(wǎng)絡(luò)里并聯(lián)上對(duì)應(yīng)的IIDG側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻。分析時(shí)以故障點(diǎn)為分界點(diǎn)，將其兩側(cè)的參數(shù)進(jìn)行合并處理，仍然能夠得到類似于圖3的復(fù)合序網(wǎng)圖，分析過(guò)程與單個(gè)IIDG情況相同。

2 接地電阻阻值對(duì)故障電氣量的影響

在小電阻接地方式的配電網(wǎng)中，電阻的阻值會(huì)對(duì)系統(tǒng)故障電氣量產(chǎn)生影響。與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，由于接入IIDG后接地點(diǎn)增加，還需要考慮多個(gè)接地點(diǎn)之間的接地方式配合，電阻取值對(duì)于系統(tǒng)故障電氣量的影響更為復(fù)雜?，F(xiàn)以圖1中的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為例，分析電阻阻值對(duì)系統(tǒng)故障電氣量的影響。

2.1 IIDG上游F1點(diǎn)單相接地故障

對(duì)于F1點(diǎn)單相接地故障，接地電阻的阻值主要影響等效阻抗Z4的數(shù)值，其值隨著接地電阻的增大而增大，Z5隨之增大，從而導(dǎo)致IIDG運(yùn)行點(diǎn)變化，如圖6所示。

圖6 接地電阻增大后F1處發(fā)生故障的外特性曲線

不論是電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)的接地電阻，還是IIDG側(cè)并網(wǎng)變壓器的中性點(diǎn)接地電阻，其阻值增大均會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行點(diǎn)右移，從而在發(fā)生單相接地故障時(shí)，IIDG 輸出的無(wú)功電流減小，出口電壓降落減小。

1）電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R2不變

由式（6）和（7）可知，當(dāng)IIDG側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R1增大時(shí)，流經(jīng)線路l1的短路電流IL1減小，其零序分量增大。圖7（a）為電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R2保持不變時(shí)，隨著R1增大，各故障電氣量的變化趨勢(shì)曲線。

2）IIDG側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R1不變

由式（5）—（7）可知，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R2阻值增大，流經(jīng)線路l1的短路電流IL1減小，其零序分量也減小。圖7（b）為IIDG 側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R1保持不變時(shí)，隨著R2增大，各故障電氣量的變化趨勢(shì)曲線。

圖7 F1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，接地電阻-電流變化曲線

2.2 IIDG下游F2點(diǎn)單相接地故障

圖8 接地電阻增大后F2處發(fā)生故障的外特性曲線

由式（9）和式（11）可以看出，接地電阻阻值增大會(huì)降低流經(jīng)接地點(diǎn)的故障電流，流經(jīng)線路l2的零序故障電流相應(yīng)減小。隨接地電阻變化的電阻-電流變化趨勢(shì)曲線如圖9所示。

圖9 F2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，接地電阻-電流變化曲線

3 中性點(diǎn)接地電阻取值方法

3.1 電壓電流約束條件

據(jù)統(tǒng)計(jì)，因觸電造成的人員傷亡逐年增加，且大多發(fā)生在低壓配電網(wǎng)中［19-20］。中性點(diǎn)電阻的取值會(huì)影響系統(tǒng)故障時(shí)的過(guò)電壓和接地故障電流的大小，為了確保設(shè)備安全運(yùn)行以及相關(guān)人員的人身安全，系統(tǒng)過(guò)電壓和流經(jīng)接地點(diǎn)的接地電流不宜過(guò)大。

系統(tǒng)的過(guò)電壓倍數(shù)和流經(jīng)接地電阻的故障電流IN與系統(tǒng)電容電流IC的比值有關(guān)，過(guò)電壓倍數(shù)隨著IN/IC比值增大而減?。?3］。當(dāng)IN/IC＞1 時(shí)，健全相的過(guò)電壓可以被限制在2.5 p.u.以內(nèi)，滿足對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)的最大過(guò)電壓限制規(guī)定；當(dāng)IN/IC＞1.5后，弧光接地過(guò)電壓變化不大。

工程上，電纜線路電容電流ICL和架空線路電容電流ION由經(jīng)驗(yàn)公式得到：

式中：Ue為線路額定電壓；l為線路長(zhǎng)度；S為電纜截面積。

忽略線路壓降，可近似得到流經(jīng)接地電阻的故障電流：

式中：Uph為系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的額定相電壓；R為接地電阻［15］。

當(dāng)流經(jīng)接地點(diǎn)的故障電流過(guò)大時(shí)，強(qiáng)烈的電弧燃燒易引起相鄰電纜故障，導(dǎo)致故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)于10 kV配電網(wǎng)，單相接地故障時(shí)，故障電流不得超過(guò)1 kA，因此中性點(diǎn)電阻阻值不應(yīng)小于6 Ω。

當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，一般認(rèn)為當(dāng)接地電流大于400～600 A 時(shí)，接地電弧能穩(wěn)定燃燒，有利于繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作。且通信電纜的危險(xiǎn)影響電壓不能超過(guò)430 V，對(duì)于高可靠線路，即在故障后0.2 s 內(nèi)可以切除的線路，危險(xiǎn)影響電壓不能超過(guò)650 V。

3.2 與繼電保護(hù)的配合

對(duì)于10 kV配電網(wǎng)的接地保護(hù)，一般配置零序過(guò)流保護(hù)，因此，變壓器中性點(diǎn)接地電阻的選取需要滿足線路零序保護(hù)的靈敏度要求。

零序過(guò)電流是按照躲開(kāi)下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流來(lái)整定的，整定計(jì)算公式如下：

仍然以圖1 中的配網(wǎng)為例進(jìn)行分析。當(dāng)F1點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由圖7 可知，增大R1，減小R2，可以減小本線路故障電流IL1，增大其零序分量提高了零序過(guò)流保護(hù)的靈敏度。

當(dāng)F2點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由圖9 可知，改變R1和R2的大小對(duì)本線路的各故障電流影響不明顯。但當(dāng)線路l1的零序過(guò)流保護(hù)作為線路l2的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，從圖5 中的零序序網(wǎng)部分可以看出，流過(guò)線路l1的零序電流在支路分流的作用下將會(huì)減小，且R1越小，R2越大，則流經(jīng)線路l1繼電保護(hù)裝置的零序電流越小，靈敏度越低。

綜上，中性點(diǎn)接地電阻阻值的選擇需要滿足兩個(gè)條件：

1）滿足系統(tǒng)過(guò)電壓倍數(shù)限制，使流經(jīng)接地電阻的故障電流與系統(tǒng)電容電流的比值在1～1.5 之間，并限制流經(jīng)故障點(diǎn)的接地電流不超過(guò)1 kA。

2）保證零序電流保護(hù)具有足夠的靈敏性，即要保證單相接地故障電流大于600 A，且電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R2的阻值應(yīng)小于IIDG側(cè)并網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R1的阻值。

4 實(shí)例仿真驗(yàn)證和分析

以某配電網(wǎng)典型區(qū)域變電站的1號(hào)主變?yōu)檠芯繉?duì)象，分析含架空線-電纜混合線路的配電網(wǎng)在接入大容量IIDG后其接地方式的改造方案。變電站的1 號(hào)主變共有10 條出線，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

其中，IIDG 額定容量為10 MVA，電網(wǎng)側(cè)及IIDG 側(cè)變壓器容量為40 MVA，變比分別為110/10 kV和10/10 kV，短路電壓百分比均為18.11%。線路參數(shù)如表1所示。

表1 線路參數(shù)

利用PSCAD/EMTDC 搭建架空線-電纜混合線路配電網(wǎng)模型。其中，電纜線路的對(duì)地電容為0.531 μF/km，感抗為0.08 Ω/km，電阻為0.047 Ω/km。3 種型號(hào)架空線的正負(fù)零序阻抗如表2所示。

表2 架空線線路阻抗

4.1 接地電阻選取

按照第3節(jié)中的選取原則，計(jì)算該區(qū)域配電網(wǎng)在接入IIDG 后采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的電阻阻值。由式（12）、式（13）可估算系統(tǒng)的電容電流約為85.09 A。為了確保設(shè)備安全，將過(guò)電壓限制在2.5 p.u.以內(nèi)，接地電阻應(yīng)滿足R≤Uph/Ic=67.8 Ω。

接地故障電流應(yīng)在600～1 000 A 的范圍內(nèi)，同時(shí)需要滿足R2≤R1。由于流經(jīng)接地點(diǎn)的故障電流大小由R1、R2、IIDG 故障運(yùn)行特性共同決定，因此還需要確定IIDG的故障運(yùn)行特性，才能判斷該電阻阻值是否合適。

當(dāng)電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R2取5 Ω 時(shí)，即使IIDG側(cè)變壓器中性點(diǎn)不接地，流經(jīng)故障點(diǎn)的故障電流Ifault=1 080 A＞1 000 A。當(dāng)R2取20 Ω時(shí)，由選取原則知IIDG側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R1最小取20 Ω，此時(shí)流經(jīng)故障點(diǎn)的故障電流僅為570 A＜600 A。均不滿足要求，因此R2的合理取值在5～20 Ω之間。

當(dāng)R2取10 Ω時(shí)，IIDG側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R1-接地點(diǎn)故障電流Ifault的變化曲線如圖11（a）所示，此時(shí)R1需大于12.3 Ω 才能滿足Ifault＜1 kA。當(dāng)R1取67.8 Ω 時(shí)，Ifault=643 A＞600 A，仍然滿足要求。因此IIDG側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R1的選取范圍為12.3～67.8 Ω。

圖11 R1-Ifault變化曲線

當(dāng)R2取15 Ω 時(shí)，如圖11（b）所示，R1需小于25.1 Ω。且由于要滿足R2≤R1的條件，因此R1的選取范圍為15～25.1 Ω。當(dāng)電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻為15 Ω 時(shí)，IIDG 側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻選取范圍較小?？紤]到需要留有一定的裕度，電網(wǎng)側(cè)變壓器采用10 Ω電阻接地是比較適宜的方案，此時(shí)IIDG側(cè)變壓器接地電阻可以在15～60 Ω范圍內(nèi)取值。

4.2 仿真驗(yàn)證和分析

系統(tǒng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R2取10 Ω，對(duì)系統(tǒng)在單相金屬性接地故障的情況下進(jìn)行仿真。

由于在工程上通常采用10 Ω 或20 Ω 接地，故僅對(duì)這兩種情況進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

當(dāng)IIDG 側(cè)變壓器中性點(diǎn)接地電阻R1取10 Ω時(shí)，得到接地故障電流如圖12（a）所示。電流峰值為1.523 3 kA，有效值為1.006 0 kA，高于1 kA，不符合要求。當(dāng)R1取20 Ω 時(shí)，仿真所得接地故障電流如圖12（b）所示，此時(shí)電流峰值為1.263 6 kA，有效值為0.833 4 kA，符合要求。與上述理論計(jì)算結(jié)果一致。

圖12 單相接地故障的接地故障電流

由于流經(jīng)電纜線路的零序電流不受線路分流的影響，其零序過(guò)電流保護(hù)靈敏度非常高。因此，僅需驗(yàn)證受線路分流影響較大的架空線路零序電流的靈敏度是否能夠滿足要求即可。

采用電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)10 Ω 電阻接地，IIDG并網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)20 Ω電阻接地。各線路架空線路末端發(fā)生兩相接地短路的故障電流以及零序過(guò)電流保護(hù)的整定值如表3所示。

表3 零序保護(hù)整定

仿真得到零序保護(hù)靈敏度驗(yàn)證結(jié)果如表4 所示，滿足繼電保護(hù)靈敏度要求。

表4 架空線路零序保護(hù)靈敏度

綜上，線路接入10 MVA 的IIDG 時(shí)，建議電網(wǎng)側(cè)變壓器中性點(diǎn)采用經(jīng)10 Ω電阻接地，IIDG并網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)采用經(jīng)20 Ω電阻接地的接地方式。

5 結(jié)語(yǔ)

在電網(wǎng)側(cè)變壓器和IIDG側(cè)變壓器均采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的方式，線路不同處發(fā)生單相接地故障時(shí)，各故障電氣量隨著接地電阻阻值變化而變化的趨勢(shì)基本相同，可以大致總結(jié)得到：接地電阻阻值越大，流經(jīng)接地點(diǎn)以及故障線路的故障電流越?。挥捎诹阈蚍至鞯挠绊?，在上游線路發(fā)生故障時(shí)，流經(jīng)故障線路的零序電流會(huì)變大。

為了設(shè)備的安全運(yùn)行以及操作人員的人身安全，同時(shí)滿足線路零序保護(hù)，提出了接地電阻阻值的選取原則，通過(guò)分析配電網(wǎng)的復(fù)合序網(wǎng)，認(rèn)為系統(tǒng)側(cè)變壓器的接地電阻應(yīng)小于IIDG側(cè)，并以架空線-電纜混合線路的某區(qū)域配電網(wǎng)為例提出了當(dāng)IIDG接入后的變壓器中性點(diǎn)接地電阻的改造方案，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)原則的有效性和實(shí)用性。