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摘要：我国电网中性点接地方式有两种类型，即中性点直接接地和中性点非直接接地。通常110KV及以上电压等级电网都采用中性点直接接地方式，在中性点直接接地的电网中，发生单相接地时，将出现很大的故障相电流和零序电流，故又称大接地电流网。大接地电流网的接地电流的特点、大小、以及零序保护的构成，在此做一些简要分析。
关键词：电网；中性点；接地方式；零序电流
1 中性点直接接地
1.1 中性点直接接地电网的特点
1.1.1 零序电流仅在中性点接地的电网中流通。变压器中性点不接地或三相接成△接线的电网中无零序电流。
1.1.2 零序电流的大小和分布，主要取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及其所处的位置。
1.1.3 零序电压在故障点最高，离故障点越远，零序电压越低，变压器接地中性点处零序电压为零。
1.2 变压器中性点接地原则
1.2.1 每个发电厂或低压侧有电源的变电所至少有一台变压器中性点接地，以防止由于接地短路引起的过电压。
1.2.2 每个电源处有并列运行的变压器时，应将部分变压器的中性点接地。
1.2.3 变压器低压侧无源时，为提高零序保护的灵敏性，变压器应不接地运行。
1.2.4 变压器中性点绝缘较低时，中性点必须接地。
1.3 零序电流的计算
直接接地系统中接地短路电流的大小要用复合序网来计算。当系统发生接地故障时，根据对称分量具有的对立性，将故障网络分成三个独立的序网（正、负、零序）来研究。
1.4 零序保护的整定
零序电流保护一般是三段式，有时也可以是四段式。零序电流Ⅰ段为瞬时电流速断，只保护线路的一部分；零序电流Ⅱ段为限时零序电流速断，可以保护线路全长，并与相邻线路零序电流速断保护相配合，通常带0.5S延时，它与零序过流Ⅰ段共同构成本线路接地故障的主保护；零序过流Ⅲ段为后备段，作为本线路和相邻线路的后备保护。
1.4.1 限时零序电流速断保护的整定
由于零序电流速断保护为保证选择性不能保护线路的全长，为快速切除线路其余部分的短路，应装设第二套保护，它的保护范围势必延伸到下一线路。为保证选择性和快速性，该保护应与下一线路的电流速断保护在保护范围和动作时限上相配合，即保护范围不超过下一线路电流速断保护的保护范围，动作时限比下一线路电流速断保护高出一个时限极差。即
IⅡact = KⅡrel IⅠact2
式中 KⅡrel —— 可靠系数，取1.1~1.2，IⅠact2——下一线路电流速断保护整定值。
1.4.2 零序电流Ⅲ保护的整定
为使零序过流保护在正常运行和外部相间短路时不动作，其动作电流应躲过下一线路始端三相短路时由零序电流过滤器输出的最大不平衡电流，即
I Ⅲact = KⅢrel Iumb.max
式中 KⅢrel —— 可靠系数，取1.1~1.2，Iumb.max——零序电流过滤器输出的最大不平衡电流。
2 中性点非直接接地
2.1 中性点不接地电网零序分量的特点
中性点不接地系统发生接地短路故障时，接地相电压为零，其他两相电压升高√3倍，中性点电压升高至相电压，电网出现零序电压，且电网零序电压处处相等。
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A相接地时，A相对地电容电流为零，而非故障相分别产生超前电压90°的电容电流如上图中所示:
Īb=jωCoŪb
ĪC=jωCoŪC
流向故障点的零序电容电流为：
3Īo=Īb+ĪC=jωCo(Ūb+ Ūc)= jωCo*√3*√3*Ūo= j3ŪoωCo
2.2 中性点不接地电网的保护
2.2.1 绝缘监察装置
利用单相接地时出现零序电压的特点，可以构成无选择性的绝缘监察装置。通过发电厂和变电所母线上的电压互感器二次侧绕组开口三角侧接一只电压继电器以反应接地故障时出现的零序电压，并动作于信号。当电网发生单相接地时，处于同一电压等级的所有发电厂和变电所母线上，都将出现零序电压，因此该装置没有选择性，须由运行人员依次断开每条线路。当断开某条线路时，零序电压消失，即表明该线路发生了单相接地短路。
2.2.2 零序电流保护
利用故障线路保护安装处零序电流大于非故障线路零序电流的特点，可以构成有选择性的零序电流保护。保护装置的动作电流应躲过其他线路发生接地故障时流过本线路的电容电流，即
I act = Krel 3UpωC0
式中 C0—— 被保护线路每相对地电容，Up——电网故障前的相电压，Krel——可靠系数。
2.2.3 零序功率方向保护
利用故障线路与非故障线路零序电流方向不同的特点，可以构成有选择性的零序功率方向保护，动作于信号或跳闸。
2.3 中性点经消弧线圈接地电网的特点
中性点不接地的电网单相接地时，在接地点流过该电网的电容电流之和，若此电流过大，在接地点会燃起电弧，造成弧光过电压，损害非故障相绝缘，导致相间短路。为此可在中性点接入具有电感性质的消弧线圈，当单相接地时，有一感性电流通过接地点并与该电网的电容电流抵消，从而减小接地点的电流。根据人为加入电感对电容电流的补偿有以下三种补偿方式：
2.3.1 完全补偿
完全补偿就是电感电流等于电容电流的补偿方式，它虽可使接地点的电流为零，却有严重缺点。因为在正常运行时，如果三相对地电容不相等，则在电源的中性点产生电压偏移，当发生串联谐振时，在中性点产生很高的电压，引起设备绝缘的损坏，所以不能采用这种补偿方式。
2.3.2 欠补偿
欠补偿就是电感电流小于电容电流的补偿方式，此时，在接地点的电流仍是电容性的。它的缺点是当系统运行方式变化，引起系统电容电流的减小，导致可能形成完全补偿而引起危险的过电压。所以这种方式很少采用。
2.3.3 过补偿
过补偿就是电感电流大于电容电流的补偿方式，它不会形成上述过电压，所以被广泛应用。采用过补偿后，通过故障线路安装处的电流为补偿后的感性电流。它与零序电压的相位关系和非故障线路容性电流与零序电压的相位关系相同；在数值上也和非故障线路的容性电流差不多。因此不能采用零序功率方向保护和零序电流保护。对于中性点经消弧线圈接地的电网，要实现有选择性的接地保护是较困难的。目前可采用无选择性的绝缘监察装置，也可采用反应稳态五次谐波分量或反应暂态零序电流的接地保护，但都有待进一步完善和寻求新的保护方案。
顺便指出，当接地电容电流超过允许值时，还可以采用中性点经高电阻接地方式。它与经消弧线圈接地方式相比较：①在单相接地时，改变了接地点电流的相位，同时也改变了故障线路零序电流的大小和相位，接地保护能可靠动作；②加速泄放回路中的残余电荷，使接地电弧自灭，从而降低过电压。
3 总结
在直接接地电网中，系统中不会出现危险的零序过电压；发生单相接地时，接地保护能够可靠动作，对于瞬时性故障，利用重合闸装置来降低对用户供电的影响。在非直接接地的电网，虽然保护不够完善，但这种接地方式可以带着接地点运行一段时间，对用户的供电影响很小。
论文作者:陈超
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/17
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