（中铁电气化局电气化公司 北京市 100036）
摘要：在我国电力系统中，架空线路故障指示器通过采样线路电流与电压对故障进行判断，这就使得架空线路故障指示器直接关系着我国电力系统的安全与稳定。在我国电力系统发展初期，架空线路故障指示器存在着普遍动作精度不高的问题，而对于这一架空线路故障指示器来说，想要较好的发挥自身职能，就必须保证其自身整定的较好实现。基于此，本文对10kV中性点经小电阻接地系统电网的架空线路故障指示器整定进行了分析，仅供参考。
关键词：10kV中性点；小电阻接地系统；架空线路；故障指示器整定
引言
随着市场经济的发展，国家正在积极进行电网改革，为大大降低电网的事故率，对电网设备的可靠性要求越来越高。但是在实际运行过程中，由于产品设计、制造、运维等方面存在很大技术差异，导致电网运行环境不稳定，电网系统中仍然存在较多问题。
1 10kV配网中性点小电阻接地技术简析
1.1中性点经小电阻接地方式运行特性
中性点经小电阻接地方式中电阻值一般在20?以下，单相接地故障电流限制在400A～1000A。依靠线路零序电流保护将单相接地故障迅速切除，同时非故障相电压不升高或升幅较小时，其对设备绝缘的等级要求较为严谨，耐压水平的选择需要按相电压来选择。
1.2系统构成
由于国内电力系统变电站主变压器10kV侧均为三角形接线形式，无中性点引出抽头，因此一般通过在10kV侧装设专用接地变压器或者采用接地变兼站用变的形式引出中性点抽头。小电阻接地系统其装置一般由接地变压器、接地电阻器、零序电流互感器及二次设备组成。接地变容量和接地电阻器额定电流选择应根据继电保护整定动作值进行计算。
2 10kV中性点经小电阻接地系统电网特点
（1）单相接地故障短路电流在800A~1 200A范围内变化，两相接地故障短路电流则在3 000A~6 500A范围内变化，并且接地故障时故障相电压下降一般在50%以上；（2）系统重合闸或正常合闸时冲击电流较大，最大可达1 600A，冲击电流的大小取决于合闸时电源电压的幅值和相角，线路波阻抗以及变压器的励磁涌流等｡冲击电流与稳态电流的比值在3~9范围内（3）系统重合闸或正常合闸时，暂态电流一般在合闸1个周波后达到最大值，然后迅速衰减，经过5个周波后，冲击电流衰减幅度在45%~70%，这时电流最大也在700A以下；（4）由于采取绝缘导线，非金属性接地情况比较多；（5）负荷时间性､季节性变化比较明显，用户侧负荷类型多样｡由于技术条件限制，故障指示器的整定设置方面具有一定局限性（比如，不能采集零流､不能设置两阶段及以上的整定）｡因此，充分考虑各类负荷特点､反映各类故障比较困难｡
3 故障指示器的整定设置
为了最大程度上避免电力系统中各类故障的发生，较好的完成10kV中性点经小电阻接地系统电网的架空线路故障指示器整定，笔者选取了阶梯型整定制定了这一架空线路故障指示器整定原则，图1对这一原则进行了较为全面的表示。结合图1我们能够发现，这一阶梯型整定原则在设计的过程中考虑了一定裕度，并设置了动作门槛是最大负荷电流的2倍，这就使得动作电流能够随采样负荷电流的变化而进行阶梯型调整。对于10kV中性点经小电阻接地系统电网的架空线路来说，笔者在上文中提到了其主要面临着短路、接地以及断线相关的故障侵扰，而结合这三类故障的特点我们能够发现，这类故障总体上可以归类为永久、半永久、瞬时故障三类，由于瞬时故障是指断路器没动作前就已消除的故障，为此本文就10kV中性点经小电阻接地系统电网的架空线路故障指示器整定展开的研究将主要针对于永久故障和半永久故障。
3.1永久故障的整定
在对10kV中性点经小电阻接地系统电网的架空线路故障指示器的永久故障整定中，想要断定永久故障，我们需要结合上文中提到的固定阶梯型整定原则，达到阶梯型整定动作门槛的故障电流就是这一故障断定的最好判据。
3.2半永久故障的整定
在对10kV中性点经小电阻接地系统电网的架空线路故障指示器的半永久故障整定中，我们同样需要对这一故障进行判断，而想要判断半永久故障，我们还是需要结合上文中提到的固定阶梯型整定原则，满足永久故障的条件、重合闸重合成功、检测到正常电压、正常电压持续180s是这一故障断定的最好判据。
3.3冲击负荷制动整定
除了永久故障的整定与半永久故障的整定，我们还有必要对冲击负荷制动整定进行研究，这一整定主要针对装有重合闸的架空线路发生故障时，故障点下侧的故障指示器在重合闸合闸电流的冲击下可能会误动的问题，而在对这一故障的整定中，笔者对指示器进行了闭锁，并待电压正常后将闭锁状态解除，而在这一机制中，指示器闭锁与闭锁解除的判据条件就是重中之重，这里笔者将这一条件设置为：“检测到电流消失；未检测到电流突变；检测到电压消失；电流、电压消失持续一段时间”。而指示器闭锁解除的判据条件为：“检测到正常电压；正常电压持续一段时间；最小闭锁时间达到”。
4 RTDS仿真
为了验证笔者上文论述10kV中性点经小电阻接地系统电网的故障指示器整定原则的可行性，我们还需要结合上文内容开展RTDS仿真。在这一仿真实验中，我们需要实验仿真小电阻接地系统中的一条10kV架空线路等值参数与实际系统保持一致，在这一实验中笔者通过这一模型模拟了各类故障的电流电压波形，并利用RTDS将这一故障电流电压波形放大输出至故障指示器，这样我们就能够对故障指示器进行观察，以此判断其是否能够完成自身工作。为了保证这一实验的准确性，笔者选择了能够较好满足本文论述要求的某型号故障指示器，并对故障发生时重合闸成功和失败情况下的故障指示器动作进行了记录，而通过仿真结果，验证了在上文提到整定策略的有效性。
为了对非金属型单相接地故障时故障指示器整定原则的可行性进行验证，图2反映了这一模型的三相电流、电压情况，结合该图我们能够清楚发现A相电流为500A，故障持续时间40ms，电源侧断路器动作，700ms后再重合，重合不成功。当时间轴为0.4s时，通过这一模型模拟A相接地，而40ms后的A相电压为0且持续时间超过100ms，我们就可以断定永久故障整定的判据条件达到，永久故障实现触发。
结束语
综上所述，对于10kV中性点经小电阻接地系统电网的架空线路故障指示器来说，其本身能否正确动作受到很多方面的制约，采样精度、本体防护等级、故障特征、天气环境情况等因素，都有可能影响架空线路故障指示器的正确动作，不过对于架空线路故障指示器正确动作影响最大的，还要属整定原则。据调查得知，我国当下架空线路故障指示器本身在整定设置方面还存在着一些缺陷，而为了解决缺陷我国相关部门必须加大对这一领域研究的投入力度，这样才能够较好的推动我国电力事业的进一步发展。
参考文献：
[1]聂鹏晨，罗川，邱永刚.10kV中性点经小电阻接地系统电网的架空线路故障指示器整定研究[J].上海电力，2011，04：312-314.
[2]张龙瑞.10kV电网中性点经非线性电阻接地的研究[D].太原科技大学，2015.
[3]卢验锋.10kV配网中性点经小电阻接地的探讨[J].科技与企业，2012，17：152+154.
[4]梁树棠.10kV配电网中性点经小电阻接地系统的研究[J].科技与创新，2015，20：72-73.
论文作者:白松涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
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