低压系统接地分析及保护配置

低压系统接地分析及保护配置电力系统根据中性点接地方式的不同可以分为大接地电流系统和小接地电流系统。前者即中性点直接接地电流系统，后者又分为中性点不接地系统和中性点经消弧线圈或电阻接地，是我国低压电网（35KV及以下）的主要接地方式。中性点不接地方式：这种系统中某相接地时，不构成短路回路，接地相电流也不大，不必迅速切除接地相，但这时接地相对地电压降低，金属性接地对地电压将至零，非接地相的对地电压升高，最高达到线电压，对绝缘水平要求高。在电压等级较高的系统中，绝缘费用在设备总价格中占很大比例，降低绝缘水平带来的经济效益很显著，一般采用中性点直接接地方式，因此在我国110kV及以上系统，中性点采用直接接地，60kV及以下系统采用中性点不接地。近年来，随着电网的迅速发展，尤其是在城市电网中，电力电缆开始大量使用，造成系统的对地电容电流大幅增加，单相接地故障时，如系统仍持续运行容易发生电缆绝缘击穿，因此中性点不接地系统已不适应电网的发展，越来越多的开始采用中性点经消弧线圈或经电阻接地系统所替代。中性点不接地系统发生接地故障时，故障线路零序电流的大小等于所有非故障线路的零序电流，保护配置为小电流接地选线装置。对于接地电流较大的系统根据以上分析不宜采用中性点不接地方式，中性点经消弧线圈接地的优点在于其能迅速补偿中性点不接地系统单相接地时产生的电容电流，减少弧光过电压的发生。由于经消弧线圈补偿后接地电容电流降低，所以大部分经消弧线圈接地系统保护也采用小电流接地选线装置。中性点经消弧线圈接地系统虽然能降低接地电流，使系统继续供电，但在接地电流大于30A时，产生的电弧不能自熄，造成弧光接地，不利于电网安全运行。此引出中性点经电阻接地特别是小电阻接地系统。小电阻接地也可以说属于大电流接地系统的一种，其实现方式又分为两种：一种为主变低压侧为星型经小电阻接地（或星/星/角，角侧为平衡绕组），另一种为经接地变接地，接地变接入系统的作用是为中性点不接地系统引出一个中性点。小电阻系统与小电流系统保护配置差异主要体现在零序保护上。由于小电流系统的接地零序电流很小，一般采用小电流接地选线保护即可。小电阻系统接地零序电流大，低压各设备均需配置零序过流保护跳闸，下面详细叙述。主变低压侧如为三角形接线，没有形成零序电流的回来，其保护配置不受中性点接地方式影响，均配置差动主保护、各侧复压过流保护。如主变低压侧为星型经小电阻接地（或中压侧，即接负荷侧），则低压侧除需配置上述保护外还需配置零序过流保护，设一段三时限。馈线：馈线除配置反映线路相间故障的电流速断和过电流保护外，还应配置反映系统单相接地故障的零序过电流保护。电容器也需增配零序过流保护。上述保护动作均作用本单元断路器跳闸。接地变：接地变如直接安装与低压母线桥上，一般与主变保护共组一面屏，配置一段三时限零序过流保护。接地变如经断路器接入母线上，除应配置零序过流保护外，还应配置接地变的电流速断、过电流保护，作为接地变发生相间故障时的保护，且动作只作用于接地变本身跳闸。两种形式的接地变零序过流保护动作情况均为：零序过流保护作为主变低压侧、接地变和母线单相接地故障的主保护和馈线单相接地的后备保护；一时限动作于分段，以缩小故障范围；二时限动作于接地变和主变低压侧断路器跳闸，同时闭锁分段备自投；三时限跳开主变各侧。接地变的零序过流保护可同时动作与接地变和主变低压侧断路器，也可单独动作与接地变断路器而不去跳开主变低压侧断路器。该动作行为视变电站低压系统电容电流的大小而定，如果电容电流不大，允许接地变跳开后系统按不接地方式继续运行，则可不去跳主变低压侧断路器，提高供电可靠性。馈线零序电流保护应按照躲过正常运行时该条馈线最大三相不平衡电流，同时要保证躲过其它馈线发生接地故障时，该条馈线线路的最大电容电流。接地变的电流速断保护定值需与接地变本身的零序保护定值配合。如果电流速断定值小于单相接地时的相电流，则接地故障时速断保护会瞬时跳开接地变开关，造成低压系统由小电阻接地系统变为不接地系统，对于不允许不接地运行的电网是不可取的，同时降低了供电可靠性（无法跳开分段）。所以电流速断定值必须躲过系统发生单相接地时流过每相的相电流。接地变过流保护应躲过区外单相接地时流过接地变的最大故障相电流。其动作时间需与零序保护配合，一般整定为零序保护最长动作时限加一个时限级差。以保证在区外发生单相接地时，由接地变零序保护作为系统的后备保护。接地变零序电流保护作为接地变、主变低压侧和母线单相接地故障的主保护以及低压馈线单相接地故障的后备保护。其电流定值根据规程应该保证单相高阻接地故障有灵敏度。并可靠躲过各条馈线中单相接地电容电流最大的馈线单相接地电容电流来整定。最后说明下小电流接地系统，采用中性点经消弧线圈接地或高电阻接地的系统，其本身的接地电容电流是比较大的，为了在接地时使系统继续工作，通过消弧线圈或高电阻人为降低接地电流，虽然使系统继续工作，但由于接地电流大，弧光电压及绝缘破坏持续存在，为消除对系统设备的危害，有些地方在持续一定时间接地故障不消失的话就切除故障。