接地系统中反时限零序过电流保护

    余健勇

    摘 要：在目前的小电阻接地系统保护过程中，主要使用的方式为定时限零序过电流保护方式，但该种方式存在定值高等缺陷，很容易对相关过电流保护工作产生影响。本文对反时限零序过电流保护应用于接地保护的问题及原理进行总结，并从具体操作要求、启动电流和最小动作电流整定、限时电流下限值的整定、整个保护流程的优化四方面，论述了接地系统中反时限零序过电流保护的整定形式。

    关键词：接地系统；反时限零序；过电流保护

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.187

    0 前言

    在小电阻接地系统应用过程中，具备快速切断接地故障的优势和特点，而且相应的过电压水平较低，可以将谐振过电压消除。除此之外，还可以应用绝缘水平较低的电缆以及电气设备实现故障的自动清除，并通过常用中性点实现接地操作。相关数据统计显示，在小电阻接地配网之中，单相接地故障以及达到了70%，为此，反时限零序过电流保护将会发挥出更多作用。

    1 反時限零序过电流保护应用于接地保护的问题及原理

    1.1 反时限零序过电流保护应用于接地保护的问题

    站在传统应用角度来说，反时限过电流保护主要进行的是相间短路故障的保护。在启动过程中，电流定值IS需要避过最大负荷电流的影响，当故障发生之后，故障线路保护装置也会启动。因此，在具体设计过程中，并不需要对同级保护进行过多考虑。站在小电阻接地系统故障角度来说，可以将整个反时限零序过电流保护措施应用其中，如果整个启动电流定值和具体定时限零序过电流保护没有出现差异，相应的故障问题便没有得到解决。想要进一步提升接地保护电阻阻值，人们需要将具体的启动电流值降低，而且不会产生误动。但由于IS降低之后，可能会导致零序电流值升高，甚至高出启动电流定值，进而对整条线路保护产生严重影响。为此，在具体防护工作开展过程中，相关工作人员可以降低IS，并提升整个反时序过电流保护的耐电阻能力，并依靠出线保护，提升保护工作的可靠性和选择性。

    1.2 反时限零序过电流保护的原理

    在同一条母线之中，会配置相应的反时限零序电流保护装置，保护母线特性不会受到影响。如果让IS低于对地电容电流，人们可以通过具体的跳闸时限设计，确保保护工作的可靠性。例如，当线路出现金属性接地等故障时，零序电流将会超出IS很多。另外，由于故障线路零序电流会高出正常线路很多，接地保护装置也会提前进入到运行状态之中，为了避免误动现象出现，相关工作人员需要做好全线接地保护装置的检查工作。站在高阻接地故障角度来说，保护装置的启动时间相对延后，但在此过程中，人们可以通过健全线路保护，避免误动作出现[1]。

    2 接地系统中反时限零序过电流保护的整定形式

    2.1 具体操作要求

    首先，启动电流的电流整定值应尽可能减小，提升高阻值接地故障的保护能力，但需要对系统的具体运行工况情况进行详细考量，避免零序电流出现，防止误动现象产生。其次，各个接地变保护也要和出线保护保持在一致状态，确保各个参数的一致性。再次，在整定保护动作曲线上，电流也会相差10倍左右，而且任意两点之间的动作保护需要保持在0.6s左右，让整个接地保护操作更具选择性。另外，在限时电流下限值设定上也要保持在适中状态，而且在金属性接地过程中，整个保护工作也要做到限时速断。最后，为了更好的实现下游分支线路保护工作，提高配电变压器保护配合工作，让线路之中的出口接地保护更具选择性，最小的动作时限不能小于1s。

    2.2 启动电流和最小动作电流整定

    在具体启动电流定值整定上，需要对以下因素进行全面考虑：首先，具体定值应避免与最大不平衡零序电流相一致，这样一来，接地保护误动将会得到避免。相关研究资料显示，在10kV小电阻接地系统架空线路以及电缆线路之中的零序电流分别为0.37A和0.26A，从这里也可以看出，启动电流的定值将会高于1.11A。其次，在具体工作开展上，还要对具体的电流互感器线性范围以及测量误差进行全面考量，具体定值不得小于3A。再次，启动电流大小将会直接影响到接地保护全过程，如果线路之中小电阻接地系统经常出现接地故障，人们可以通过相关算法公式将具体零序电流值展示出来，在此过程中，人们需要对具体的线性范围和测量误差进行充分考虑。

    2.3 限时电流下限值的整定

    首先，在限时电流下限值设定过程中，具体定值设计不能出现过高情况，尤其是在10kV小电阻接地配电网应用过程中，线路出口处具体接地故障时的接地电流大约为577A。为了让具体线路出口处接地故障发生频率降低，保护工作也能够实时开展，相关工作人员应该对具体的动作保护可靠系数进行充分考虑，而且整个电流下限值应保持在444A左右。

    2.4 整个保护流程的优化

    为了实现整个接地故障保护性能的全面优化，研究人员引入了很多新方式。当线路之中实际输入电流为3A时，接地过渡电阻也会超过1.5kΩ，与之相对应的动作时限将会保持在3.3s左右。从具体数值上也可以看出，高阻接地故障具备很强的速动特性。为了进一步实现分支线路接地保护配合情况，当电流高于444A时，整个保护固定动作时限将会保持在（1.0s）。除此之外，当具体分支线路出现接地故障之后，线路中的出口处保护工作并不会涉及到越级跳闸操作，动作的选择性较强。整体来看，当小电阻接地系统出现高阻接地故障之后，只要线路上零序电流较高，保护装置也会自动启动，如果是1.5kΩ过度电阻出现接地故障，灵敏系数也会高于1.2[2]。

    3 总结

    综上所述，在故障点之中，无论过渡电阻的阻值有多大，中性点零序电流以及故障线路之中的零序电流也会高于正常电路的零序电路，具体的高出数值能够达到10倍左右。为此，相关工作人员可以利用横向配合理论，将具体的耐受电阻能力提升到1.5kΩ，将速动性提升，同时还要确保整个接地变保护具备一定的可靠性。

    参考文献：

    [1]王恩伟，王林波，王元峰.基于负序阻抗加速的配电网统一反时限零序过流保护[J].电力设备管理，2018（10）：38-41.

    [2]薛永端，徐丙垠，李天友.小电阻接地系统接地故障反时限零序过电流保护[J].电力系统自动化，2018，42（20）：150-159.