黎高程 陈晓彬
1.广东电网有限责任公司揭阳供电局，广东揭阳 522000
摘要：中性点经小电阻接地系统发生单相接地短路时，故障线路电流大，系统过电压水平低，但存在高阻拒动等问题。基于不同接地小电阻在不同过渡电阻情况下的仿真分析，对可投切小电阻在两种运行方式下的系统运行特征进行研究。
关键词：可投切小电阻，过渡电阻，单相接地故障，中性点电压，零序电流
中图分类号TM771
长期以来我国10kV配电网的运行主要采用传统的小电流接地方式，即中性点不接地或经消弧线圈接地的方式[1]。近年来，随着城市经济的迅速发展，一些大城市城区配电网中电缆的大规模采用，导致配网电容电流比以前大大增加。同时，由于电缆网络受自然环境影响较小，城区配网瞬时性单相接地故障越来越少，使得小电流接地方式的优势越来越不明显，随之而来的系统过电压水平高，小电流选线困难，消弧线圈扩容成本等问题也日益凸显。因此，一些城市电网开始采用中性点经小电阻接地的方式。
1、10kV小电阻接地系统单相接地故障分析
中性点经小电阻接地是在系统的中性点通过一个小电阻将系统与大地相连。城市中性点接地小电阻通常选择在10Ω左右，以控制流过接地点的电流大小。正常运行时，电力系统三相对称，理论上可认为零序、负序电流电压均为零。同当某一相发生单相接地故障后，母线以及出线三相电压不再平衡，系统出现零序电压，同时，接地点通常都伴随着一定的接地过渡电阻。
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2、小电阻两种运行方式仿真与分析
基于以上分析，本文提出可投切小电阻方案，通过仿真对小电阻接地系统两种运行方式下单相接地故障特点进行研究。
系统电容电流为30A时，分别设置接地过渡电阻为0.01Ω、300Ω，不同过渡电阻情况下的仿真结果分别如图2-图5所示。其中零序电流纵轴单位为kA，中性点电压纵轴单位为kV，图中各量均为有效值。
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综合四种情况下的仿真可以看出：
（1）对金属性接地故障而言，小电阻先投入、投入时故障线路零序电流均超过100A，非故障线路零序电流很小，小电阻退出后故障线路稳态零序电流显著降低。小电阻退出瞬间故障线路零序电流、非故障线路零序电流以及中性点电压均存在一定的冲击。（在零序保护定值设置合理的情况下，故障线路直接跳闸，所以此情况仅作为研究对比分析，不是实际运行工况）
（2）对金属性接地故障而言，小电阻先不投、小电阻投入后各线路零序电流上升，中性点电压有所降低，且小电阻投入瞬间的冲击较小，为先投入、延时切掉方式的一半以下。（在零序保护定值设置合理的情况下，故障线路在小电阻投入后直接跳闸，为实际运行工况）
（3）对非金属性接地而言，四种系统工况下高阻接地时，小电阻投入后故障线路零序电流均在10A以下，非故障线路更小，小电阻退出后故障线路稳态零序电流略微下降，与退出前相差不大。同时，高阻接地时，非故障线路零序电流和中性点电压的k值相近，故障线路零序电流k值明显区别于非故障线路k值。小电阻退出瞬间中性点电压存在一定的冲击，但均不到两倍的稳定值。（利用k值判据进行选线，能够准确选出故障线路并输出跳闸信号，隔离故障）
（4）对非金属性接地而言，高阻接地时，小电阻投入前后故障线路零序电流均很小（10A以下），小电阻投入后有微小幅度的增加，中性点电压有所下降。同样有非故障线路零序电流和中性点电压的k值相近，且均明显区别于故障线路零序电流k值的特征。小电阻投入瞬间非故障线路零序电流存在一定程度的冲击，但冲击电流很小，四种情况中最大有效值10A，且随过渡电阻的增大而减小。（同第3种情况）
3、结论
通过以上分析可知，中性点经小电阻接地系统除金属性接地外，其他几种高阻接地的情况故障线路零序电流很小，无法直接利用零序保护迅速隔离故障。通过合理选自小电阻的阻值大小及投、退时机，可以有效提高保护的灵敏度，对解决小电阻接地系统的高阻接地问题故障的选择性非常有利
参考文献：
[1]朱维明，徐建强，仇群辉，郭磊.关于20kV配电网灵活接地方式若干问题的探讨[J].浙江电力，2012,(7):6-8.
[2]洪文明，沈一平.一种改进的经消弧线圈接地方式在城市配电网的应用[J].浙江电力，2007,(5):52-54.
作者简介：黎高程(1974—)，男，工学学士，高级经济师，主要从事电网管理工作。