10kV配电网小电阻接地安全与经济性研究摘要：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。假设A相发生接地故障，对故障后系统的运行特性进行分析。由于实际配电线路电阻率和单位长度的电感均很小，而线路对地绝缘电阻很大，忽略其影响对系统进行简化，只考虑各相线路对地电容的影响。以两条线路为例，令为中性点接地电阻，线路1、线路2每相对地电容分别为、，电源母线对地电容为，接地总过渡电阻用表示，k为短路点。可以得到单相接地故障的稳态等效电路如图1所示。其中、、为三相电源电势，、、为三相对地总电容电流，、分别为中性点接地电阻上流过的电流以及短路点流过的电流。图1单相接地故障简化等效电路利用对称分量法对A相接地故障后的三相电压、、进行分解，得到中性点电压即为此时的零序电压，且负序分量为0。列写单相接地时的回路方程（1）其中，，。又，可得中性点电压（2）进而得到接地点短路电流及短路点电压（3）（4）可以看出，在电源电势、三相对地总电容一定的情况下，单相故障后的零序电压与中性点接地电阻以及接地点的接地过渡电阻有关，短路点接地电流为系统零序电压在中性点电阻与系统三相对地总电容上的电流之和。金属性接地时，接近于0，中性点电压及短路点电流达到最大值，此时零序保护的灵敏度很高，系统能够迅速隔离故障线路。但事实上，实际中通常发生的接地短路一般为非金属性故障。由式（2）和式（3）可知，过渡电阻越大，中性点电压越低，短路点流过的电流越小。当过渡电阻大到一定值时，由于短路电流较小，就可能达不到零序保护动作的条件，从而发生高阻接地拒动的情况，故障无法及时隔离，对系统的安全稳定运行以及人身设备安全造成威胁。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。图2=0.01Ω时各线路零序电流图3=0.01Ω时中性点电压图4=300Ω时各线路零序电流图5=300Ω时中性点电压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...