惠州10kV电网中性点经小电阻接地的研究

惠州10kV电网中性点经小电阻接地的研究

阳绍峰

阳绍峰（惠州供电局）

摘要：通过对中性点经小电阻接地发生单相接地故障的理论分析，得出中性点电阻阻值大小的要求，并举110kv变电站的实例结合一次系统配置分析其零序过流保护配置，最后给出了仿真算例并提出需要注意的问题。

关键词：中性点经小电阻接地零序过流

0引言

电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰（电磁环境）及接地装置等问题有密切的关系，早期惠州惠阳的配网主要以架空线为主，线路电容电流较小，因此配网主要采用中性点不接地或者经消弧线圈接地并取得较好的效果，随着城网改造的深入，越来越多的采用电缆代替架空线，使得这些地区接地电容电流迅速上升，在这种情况下，中性点不接地或者经过消弧线圈接地已经不能满足系统限制过电压的要求，而且电缆馈线发生故障一般为永久性故障，宜采用迅速切除故障防止故障扩大，所以惠州惠阳10kv配网基本上都采用中性点经低电阻接地(接地变/曲折变)，即NRS，由于系统的零序阻抗较小，线路发生单相接地故障时，线路的零序过流保护能够迅速切除故障，10kv母线发生故障时，接入曲折变保护的零序过流保护会动作隔离故障。

1中性点经小电阻接地的特点

1.1降低工频过电压和抑制弧光过电压中性点经小电阻接地方式可降低单相接地工频过电压，因为能迅速切除故障线路，使得工频电压升高持续时间很短，中性点电位衰减很快，弧光重燃产生过电压幅值可明显降低，有效地抑制弧光接地过电压。

1.2消除铁磁谐振过电压和防止断线谐振过电压在中性点不接地系统中，由于电磁式电压互感器的激磁电感和线路的对地电容形成非线型谐振回路，在特定情况下引起铁磁谐振过电压，在中性点经小电阻接地后谐振无法产生。配网中性点不接地系统发生断线时，配电变压器的铁芯线圈与线路对地电容组成的串联回路在特定条件下会发生谐振，产生过电压。中性点经小电阻接地可以防止大部分的断线谐振过电压，减少绝缘老化，延长电气设备使用寿命，提高网络和设备可靠性。

1.3避免发生高压触电事故配网系统的架空线路分布较广，高度也不太高，时有发生外物误碰高压线路以及高压线断线情况，极易导致触电伤亡事故。中性点经小电阻接地系统装有保护装置，一旦发生接地故障，可以立即跳闸，断开接地故障线路，可避免发生高压触电事故。

210kv配网经低电阻接地的理论分析

ra、rb、rc—分别为电网A、B、C三相对地泄漏电阻；Ca、Cb、Cc—分别为三相对地电容；

Px-jQx—三相负荷；La、Lb、Lc—分别为接地变等值电抗；Ra、Rb、Rc—分别为接地变等值损耗电阻；Rh—接地变中心点电阻

因为线路泄露电流非常小，忽略不计泄露电阻的影响，利用对称分量法对其进行分解计算，得出其零序网等其中Rg0=Ra=Rb=Rc；

Xg0=2πfLa=2πfLb=2πfLc；XФ=1/2πfCa=1/2πfCb=1/2πfCc；

根据对称分量法分解计算得：

IA=(1-1)

UB’=UA(1-2)

UC’=UA(1-3)

ΔU=UA（1-4）

式中的被定名为接地程度系数，同样

IA=-I(3)(1-5)

式中I(3)为三相短路电流。

其各序等效综合阻抗为

Z1=Z2=R1+j(Xk+X1)；

Z0=R0+jX0+；其中ZN=Rg0+3Rh+jXg0；

3惠州惠阳电网10kv接地变及线路保护配置方案

10kV接地变安装在变低开关变压器侧，接地变高压零序I、II、III段定值相同都是一次值60A，2.5S切母联DL6开关并闭锁10kV备自投，3S切变低开关（#1变切DL2、DL3，#2变切DL5）及切接地变本身，馈线为了和接地变配合其正零序I段120A、0.1S，零序II、III段40A、0.5S及0.8S。当10kV线路发生接地故障时，首先该线路的零序保护（动作时间小于接地变动作时间）动作，出口跳开线路开关，切除故障；当该线路出现拒动的情况时，故障无法切除，流过接地变的故障量仍然存在，此时，由接地变高压零流（CT安装于10kV中性点接地电缆处）动作，出口跳开分段开关，用于判断故障线路所在10kV母线，区分故障后，出口跳开故障母线所在主变变低开关，此时，已成为越级动作事故，但仍能有效切除故障，确保电网的安全稳定运行。

4仿真分析及存在问题介绍

根据上面的算例搭建仿真模型，设计一条母线带五条出线的一次系统，线路长度分别为26km，35km，25km，20km，15km，当馈线一线路末端出现金属性接地短路时，假定为永久性故障并且建弧稳定，分别采集故障点的故障电流Id中心点电流IN，五条馈线的零序电流。由仿真结果可以看出基本上与理论分析一致，Id与IN由于只相差电容电流大小基本一致，并且变化趋势相同，馈线一的零序电流等于其它出现电容电流与中性点电流之和，所以幅值最大，馈线二长度最长，电容电流最大，所以零序电流幅值较其他非故障线路更大。

NRS系统是以牺牲供电可靠性来保障系统安全的，故障电流较大如上由Id=304A，中性点也会通过IN=283A的电流，由于电阻柜通过大电流会发热，产生温升效应，零序阻抗会增大，要注意其动热稳定特性；长线路由于电容电流较大，而馈线零序过流保护的整定值比接地变零序过流保护的整定值要小时间也要短，容易失去选择性发生误动，保护整定时要注意之间的配合；由上图可以看出故障线路的零序电流方向与非故障线路是相反的，可以考虑使用零序方向作为辅助元件，提高可靠性。

参考文献：

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