中性点不接地电网中单相接地的保护

2.4.3　中性点不接地电网中单相接地的保护

根据网络接线的具体情况，可利用以下方式来构成单相接地保护。

1）零序电压保护

在中性点非直接接地系统中，只要本级电压网络中发生单相接地故障，则在同一电压等级下的所有发电厂和变电所的母线上，都将出现数值较高的零序电压。利用这一特点，一般在发电厂和变电所的母线上，装设网络单相接地的监视装置，它利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号，表明本级电压网络中出现了单相接地。为此，可用一过电压继电器接于电压互感器二次侧接成开口三角形的一侧，如图2.46所示。因此，这种方法给出的信号是没有选择性的，要想发现故障是在哪条线路上，还需要由运行人员依次短时断开每条线路，继之以自动重合闸，将断开线路投入运行。当断开某条线路时，零序电压的信号消失，即表明故障是在该线路上。

图2.46　网络单相接地的信号装置原理接线图

2）零序电流保护

利用故障线路零序电流较非故障线路大的特点来实现有选择性地发出信号或动作于跳闸要根据网络的具体结构和对电容电流的补偿情况，有时可以使用，有时则难于使用。

这种保护一般使用在有条件安装零序电流互感器的线路上（如电缆线路或经电缆引出的架空线路）。当单相接地电流较大，足以克服零序电流过滤器中的不平衡电流的影响时，保护装置也可以接于三个电流互感器构成的零序回路中。

根据图2.43的分析，当某一线路上发生单相接地时，非故障线路上的零序电流为本身的电容电流，因此，为了保证动作的选择性，保护装置的启动电流I_dz应大于本线路的电容电流，参见式（2.71），即

式中：C₀——被保护线路每相的对地电容。

按上式整定以后，还需要校验在本线路上发生单相接地故障时的灵敏系数，由于流经故障线路上的零序电流为全网络中非故障线路电容电流的总和，因此灵敏系数为

式中：C_∑——同一电压等级网络中，各元件每相对地电容之和。

校验时应采用系统最小运行方式时的电容电流，也就是C_∑最小时的电容电流。由式（2.81）可见，全网络的电容电流越大或被保护线路的电容电流越小，零序电流保护的灵敏系数就越容易满足要求。

3）零序功率方向保护

利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点来实现有选择性的保护，动作于信号或跳闸。这种方式适用于零序电流保护不能满足灵敏系数的要求时和接线复杂的网络中，但在中性点经消弧线圈过补偿工作方式时，难于适用。

除上述保护方式外，还可利用中性点非直接接地电网中单相接地故障时产生的高次谐波或故障过渡过程的某些特点来实现保护。

直到目前为止，对于中性点非直接接地电网，还没有一种原理完善、动作可靠、实现简单的保护。随着对供电可靠性要求的提高，停电检修时间的缩短，城市配电网环网供电和大量采用电缆，对迅速、有选择性的选出单相接地线路的要求日益紧迫，因而，对中性点非直接接地电网单相接地保护的研究仍然是一个重要的课题。