作者/孙龙泉，国网山东省电力公司乐陵市供电公司
浅析县级电网小电流接地保护
作者/孙龙泉，国网山东省电力公司乐陵市供电公司
随着我国经济实力的逐渐提升，对电力的需求也随之增加了许多。我国各县中使用的县级电网大部分为110 kV或110 kV以下的等级进行供电，使用的接地保护措施为中性点非直接接地保护措施，就是人们经常说的小电流接地措施。
县级电网；小电流；接地保护；供电服务；供电企业；单相接地
1.县级电网小电流接地系统出现单相接地时电流和电压具有的特征
县级电网小电流系统在运行过程中，系统三相电压对称使用CO.F来代表相对地电容，在这里假设负荷的电流均衡没有过多的差别。但是电源和负载一般都是对称的，因此在电网中不存在零序电压和零序电流。当小电流接地系统发生单相金属性接地故障时，接地故障相对地的电压就变成了零值，此时电容电流也就成为了零值。如果三相对地电压和电容电流的对称性发生了故障，那幺电网中就会产生零序电流和零序电压。小电流接地系统发生单相金属性接地故障时，电容电流和电压的分布特征如图1所示。
图1 单相金属性接地时电流和电压的特征
当小电流接地系统发生单相金属性接地故障时，电流和电压的向量分布如图2所示，根据图2就能继续分析接地故障特征。
图2 电容电流分布的向量图
小电流接地系统发生单相金属性接地故障时，接地相对地电压值为零值，此时另两相对地电压升高为线电压，中性点产生偏移中性点电压就同正常运行时的相电压相同。系统中产生零序电压的电压值为3UO=UA+UB+UC=3EA。
特殊例子：对电阻性单相接地故障发生进行识别。其中一相电压有所提升、另一相电压随之减小，那幺中间值相就会产生电阻性的接地故障。
接地相电容电流的值数此时为零值，对地电压加大时，就会导致另两相的电容电流也随之增加，一般增加到正常数值的3^1/2倍之多，供电系统中就会产生零序电流。没有发生故障线路的零序电流的数值同本线路两相电容电流向量数值的加和，那幺相位超前的零序电压就为九十度，方向为母线向线路流动。产生接地故障线路开始端的零序电流就同系统中所有没有发生故障的相对地电容电流值加和以及本线路两相没有发生故障的电容电流的向量值的加和相同，并且相位的超前零序电压值达到了90度，方向为母线向线路流动。
2.对电网接地保护装置的分析
当中性点不接地系统电网发生了单相接地故障时，流过故障点的电流是非常少的，但是由于三相电压还是维持对称状态的，因此单相接地故障对负荷供电造成的影响是非常小的，供电企业通常只要求保护装置带接地点不影响运行，只是发出故障信号，不会产生跳闸。相关标准中规定，当接地故障发生于人员较多的区域时，对工作人员以及电气设备的安全造成危险时，才能发生跳闸。对中性点不接地系统电网预防单相接地的防护措施主要有以下三种方法：即由工作人员安装没有选择性的绝缘监督设备，安装零序电流保护设备以及安装零序方向功率保护装置这三种措施。下文将对上述三种措施进行简要分析。
■2.1 对绝缘监督设备的简要分析
使用绝缘监督设备的主要原理是根据发生单相接地故障时产生的零序电压具有的特征来组成的，其原理图主要如图3所示。在电压互感器的两次侧具有两组绕组装置，其中一组绕组是接成星形状，更加适合对各相对地电压进行测量；另一组绕组是接成开口的三角形状，能将零序电压接入到过压继电器上，用于将信号接通回路，可以发射信号。绝缘监督设备在系统单相接地线路中有着无选择性的特点，因此，需要相关监测人员对所有线路按照顺序进行断开，然后再使用自动重合闸装置将线路投入。如果监测人员发现某一条断开的线路没有零序电压时，并且各相对地电压也变成了以前的状态，这样就能认为这条线路接地就是人们往常所说的“拉路判断方法”。这种保护方法更加适合在出线比较少的常规电磁式保护的变电站系统之中，而且线路的长度要低于1.8倍供电半径的金属接地、线路的长度也要低于1.3倍供电半径的非金属性接地监测效果较好，监测的准确率必须达到百分之九十五以上才可以。
图3 绝缘监督设备原理图
图4 零序电流保护原理构成
■2.2 对零序电流保护设备的简要分析
零序电流保护设备的主要原理是根据当发生单相接地故障时产生故障线路中的零序电流为所有非故障线路零序电流加和的特征，零序电流保护设备的原理图主要如图4所示。
当系统产生了单相接地故障时，如果产生故障线路中的零序电流超过了一定的数值时，保护动作就立即发出故障信号；如果没有发生故障线路中的零序电流低于一定的数值时，保护装置就不进行动作，因此，零序电流保护设备是具有一定的选择性能的。但是零序电流的值是所有没有发生故障线路中的零序电流的加和，因此零序电流保护设备只能当系统出线过多时，零序电流达到动作值时保护才能进行选择性的动作，如果系统中的出线数量不足，保护动作就无法运行。零序电流保护设备通常要安装在专用电流互感器线路中；如果单相接地电流值过大时，那幺就免受零序电流过滤器中产生的不均衡电流造成的影响。零序电路保护设备更加适合使用在出线比较多的综合自动化变电站系统中，一般为12回出线，并且该装置会受到接地点外界因素的影响。主要为接地具有的特点和接地系统的条件等，监测装置的监测效果就会被削减，监测准确率为百分之七十五以上，通常如果系统中电容电流过大，或者保护线路中的电容电流过小时，零序电流保护的准确率才会得到提升。
■2.3 对零序功率方向保护装置的简要分析
零序功率方向保护装置通常使用在零序电流保护无法满足灵敏系数的要求以及接线非常复杂的供电系统中，保护装置在正常运行的过程中，可能会受到接地点的情况或者各种外界因素的影响，这就会造成零序功率方向保护装置存在着拒动或者误动故障发生的可能性。
3．总结语
供电公司只有对浅析县级电网小电流接地保护措施给予足够的重视，才能保证供电系统的正常运行。
＊ [1]利用仿真变电站事故案例加强学生对小电流接地系统故障的分析处理[J].苏海霞,张玉珠,东蔚.价值工程.2015(20).
＊ [2]电网小电流接地系统的故障分析与控制[J].赵冀峰,赵丝雨,张磊.中国电业(技术版).2015(03).
＊ [3]小电流接地系统电压异常处理分析[J].徐园,王京锋,陈磊.沿海企业与科技.2015(04).
