小电阻接地配电网零序保护的改进研究

杨熠 易锡洋

（国网湖南省电力有限公司醴陵市供电分公司，湖南 株洲 412000）

对于配电网运行系统而言，在基于中性点经小电阻接地的情况下，与中性点不接地系统或经消弧线圈系统相比，单相金属性接地故障发生情况下所对应的故障电流水平较高，基于零序过流保护能够实现对故障的快速切除，对确保城市配电网系统运行安全性、可靠性水平有非常重要的意义与价值。

一、阻容比闭锁零序过流保护判据

在将阻容比闭锁条件引入小电阻接地配电网零序过流保护过程中对零序保护方案进行改进时，定义零序过流保护所对应零序电流整定值为3I0.set，阻容比系数门槛值定义为K0.set，则可以将过流保护判据用如下式（1）进行表示：

如上式（1）所示针对阻容比闭锁零序过流保护的判据可以使用专用零序TA，也可适用于保护自产零序电流。但基于零序电流精度受高阻接地故障检测因素的影响，推荐选用专用零序TA。在接地故障检测能力达到600.0Ω 单位的情况下，所对应故障零序电流为10A 左右。在此基础之上，定义小电阻接地配电网零序保护过程中所对应的专用零序TA 典型变比为100/1，按照二次值进行折算结果为100.0mA。同时，目前技术条件支持下，多数厂商保护装置所对应精工电流普遍维持在20.0mA 水平，因此可以确保对故障零序电流测量的准确性。但在应用保护三相TA 自产零序电流的情况下，考虑到TA 变比水平较高的实际情况，保护装置精工电流水平为20.0mA，则在针对小电阻接地配电网零序保护高阻接地故障进行检测时可支持最大单位为300.0Ω，无法契合预期水平。

二、保护性能

（一）选择性

正常运行状态下，非故障线路阻容比理论取值为0，故障状态下线路所对应阻容比高于系统常量且存在明显区分度。同时，参考上式，系统对地电容参数、中性点接地电阻会在一定程度上对阻容比闭锁条件产生影响，因此可以以此为依据对故障以及非故障状态线路进行准确区分。

（二）速动性

在改进三段零序过流保护的过程当中，阻容闭锁条件并不会受到零序过流段以及过流速断的影响，这也就意味着阻容闭锁不会影响隔离严重故障所对应的速动性。在对阻容比进行计算时，需要提供一周波数据，基于微机保护得到具体阻容比取值，整体耗时在20.0ms 以内，对接地配电网条件下零序过流段的动作时间无明显影响。

（三）灵敏性

在引入阻容比闭锁条件改进零序保护的过程当中，可以显著提高中性点经小电阻接地系统的故障检测能力，对600.0Ω 高阻接地故障有良好的检测适应性。同时，从零序电压精度限制的角度上来看，对于二次额定取值100.0V 开口三角电压而言，零序电压下限应当达到1.0V 以上，此状态下专用零序的测量精度是能够符合具体要求的。

（四）可靠性

在小电阻接地配电网零序保护改进过程当中，引入阻容比闭锁条件的最突出优势在于剔除了TA 以及TV 极性的影响，因此较方向闭锁条件而言更具可靠性。同时，考虑到专用零序TA 所对应变比较小，有较高的测量精度，因而能够确保高阻故障检测的可靠性水平。

（五）不平衡影响

以10kV 配电网为例，负荷侧变压器均属于△接线，遵循基尔霍夫电流定律，三相负荷电流总和为0，从这一角度上来说，即便三相负荷电流不平衡，也不会导致零序电流的产生，这也就意味着阻容比闭锁零序过流保护受三相负荷电流不平衡因素的影响是可以忽略的。同时，受TV 中性点偏移因素影响所致电压不平衡现象会导致零序电压的产生，且水平较高，尤其在以中性点经小电阻接地方式替代传统意义上经消弧线圈接地方式的情况下，TV 中性点常涉及到串入消谐设备的问题，这导致配电网在运行期间面临一定水平的零序电压问题。而在高阻接地故障作用下，零序电压水平在1.0V～2.0V区间，应通过对TV中性点进行直接接地处理的方式预防偏移问题的产生。在此基础之上，考虑中性点小电阻阻尼因素的影响，中性点经小电阻接地系统干预情况下会导致谐振抑制现象的发生，无需将消谐设备串入TV 中性点中。

三、结束语

考虑到中性点经小电阻接地系统在传统零序过流保护过程中对高阻接地故障检测能力存在缺陷的问题，尝试通过引入阻容比闭锁条件的方式改进零序保护方案。基于阻容比的闭锁条件不会受到零序TA 极性的影响，因此可以实现对专用零序TA 的可靠应用，确保故障检测状态下零序电流的精确性。整套改进方案实施安全可靠，对解决因零序过流定值过低所存在的躲避自身电容电流问题有非常积极的意义，避免系统受长期高阻接地故障因素影响所面临一系列安全隐患，以达到提升系统整体运行安全性以及可靠性水平的目的。