试论小电阻接地系统继电保护的研究和整定计算

试论小电阻接地系统继电保护的研究和整定计算

田海涛

佳木斯电业局

摘要：小电阻接地系统与现阶段的配电网络适应性高，已经被列入电力技术规程。但是有关系统保护整定的问题还没有明确的规定，会给这一系统的推广带来困难，为研究小电阻接地系统继电保护和整定计算问题，本文对小电阻接地系统发生单相接地时的电流特点展开了分析讨论，并且提出了系统的保护整定方法。

关键词：小电阻接地系统；继电保护；整定计算

引言：接地系统是对由埋在地下一定深度的多个金属接地极和由道题将这些地极相互连接组成一网状结构的接地体的总称，又称为接地网。根据需要接地网有大有小，有的非常复杂庞大，有的只有一个接地极构成。随着中低压配电网中电力电缆数量的增加以及用电负荷的增大，系统中性点采用小电阻或消弧线圈接地的方式成为主流。能够更好适用于现在应用的配电网络，已经被列入电力技术规程。但是，有关系统保护整定的问题并未得到明确规定，以至于给系统的使用推广带来了困难。

1小电阻接地系统的继电保护与整定要求

在为小电阻接地系统提供继电保护时，需要满足可靠性、选择性、快速性和灵敏性的要求。首先，针对被保护范围内属于继电保护装置应动作的异常状态和故障，装置应该不拒绝动作。在未发生故障和正常运行状态下，装置则应确保无误动作。其次，系统一旦发生故障，继电保护装置应该实现故障部分的有选择性切除，以确保系统其余部分正常工作。再者，系统一旦发生短路，继电保护装置应立即切除故障，并且能够使短路故障范围得到缩小。此外，针对被保护设备，继电保护装置应具有较强的反应能力，能够灵敏感受各种故障和异常状态，并且动作灵敏。在对小电阻接地系统进行保护整定时，还应该遵循过电流保护原则确保出线整定的灵敏度。而在需要进行非本线故障躲避时，则要确保出线整定值为本线路流过的最大电容电流。考虑到小电阻接地故障电流值容易受故障点接地电阻的影响而出现变化，所以还要在确保选择性的基础上，选择尽量提高系统灵敏度的整定值。

2小电阻接地系统继电保护的研究和整定计算

2.1继电保护分析

在配电网中，主变压器的低压侧一般采取的是△接线形式，并未在中性点处连接接地电阻。在母线上，则连接有Z型接线的三相变压器，其中存在有由两段极性相反绕组构成的三相铁心，而两段绕组则采取Z型联结法，形成了星形接线。而多数变电站使用的变压器为接地变压器，在高压侧连接接地小电阻，低压侧则为供站用负荷[1]。根据具体的负荷情况，则能够完成容量选择。按照规定，想要获得符合继电保护要求的继电保护，还要使用100-1000A的接地故障电流。所以在进行接地电阻大小确定时，可以根据该项要求和实际电网参数完成电阻值的计算分析。

2.2整定计算研究

在发生单相接地时，小电阻接地系统的电流较小，不属于有效接地系统。此时，可以按照小接地电流系统展开分析。具体来讲，就是将线路看成是全网络A相接地，接地点将流过各线路的B、C相电容电流，并且流过接地变的零序电流。通过分析可以发现，A相电压为0，接地故障电流在接地小电阻上的压降为URO，B相对地电压可以利用公式“UB=UBA=UB-UN”和“UN=-EA-URO”计算，可得UB=EAe-j150°-URO，而UC=EAe-j150°-URO。由于小电阻压降较小，所以可以忽略为0。此时，中性点电压与相电压接近，B、C相电压则比正常相电压高出倍。而三相之间拥有基本对称的线电压值，为相电压的倍。此外，接地变各相均有零序电流流过，并且有接地故障电流流过。由于接地变侧无电源，所以正、负序电流分量为0。利用对称分量法计算可知，流过接地变各相电流均为IRO的1/3，并且拥有相同的方向[2]。在故障发生时，线路出现A相接地。由于是按照躲变压器负荷实现接地变过流保护的负荷电流整定的，所以无法完成线路单相接地时的各相电流的躲避，因此将导致故障线路与接地变同时跳闸。由此可知，采取之前的整定计算方法具有一定的可行性。

2.3整定方法探讨

根据小电阻接地系统单相接地时的特点，可以实现系统保护整定，从而为系统提供继电保护。首先，在接地变相间电流保护上，可以采取电流I段保护和电流II段保护这一整定方法。在I段保护上，可以根据低压侧母线故障时的最大短路电流实现主变低后备配合整定。在II段保护上，可以躲过外部接地故障时的变压器相电流和接地变额定电流实现保护整定。其次，在接地变压器零序电流保护整定上，可以将该种保护作为后备保护，进行接地变中性点电流的选取。而按照电压等级母线接地故障的灵敏度，则可以完成零序电流定值整定，继而使其与出线零序电流保护相互配合。在保护出口动作逻辑整定上，还要结合实际情况采取整定方法。如果系统电容电流超出了整定计算数值，还要整定为时限跳母连断路器，从而避免给设备造成损害[3]。再者，在出线相电流及零序保护整定方面，需要使接地变保护和主变保护应该实现逐级配合，以确保保护装置能够在故障发生时优先动作。

结论：为适应城市的发展导致的多电缆数量和电负荷的增加，小电阻接地系统被广泛的使用。为了给电网提供的可靠性予以保护，我们还需要较强小电阻接地系统的继电保护和整定计算进行深入的研究。对装置做好保护整定才能给予小电阻接地系统提供有效的继电保护，才可以保证供电系统的稳定和减少继电保护装置误动作的发生。

参考文献

[1]鲍有理，季东方.小电阻接地系统零序电流Ⅱ段保护整定策略研究[J].江苏电机工程，2014，05：25-27.

[2]顾韧，闫少波.10kV配电网中性点经小电阻接地方式分析[J].电工电气，2015，05：37-40.

[3]曾国，何晓章，孙珊等.110kV电阻接地配电网的接地保护研究[J].电气制造，2013，03：37-40.