电力系统继电保护是保障电网安全稳定运行的关键技术之一,特别是在处理接地故障时。本章节主要探讨了不同类型的接地故障及其对应的保护策略,重点关注了中性点接地方式的影响。
接地故障分为单相接地故障和两相接地故障。单相接地故障在高压和配电网中占比极高,而且大部分相间故障源于此。根据中性点的接地方式,电力系统可分为大电流接地系统(中性点有效接地系统)和小电流接地系统(中性点非有效接地系统)。大电流接地系统如中性点直接接地和中性点经小电阻接地,其中前者在故障时会产生大量短路电流,保护策略主要是立即跳闸,但供电可靠性较低。而后者虽限制了故障电流,但能抑制过电压,适合大规模电缆网络。
小电流接地系统包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地等,它们在单相接地故障时通常不会立即跳闸,而是发出警告并允许短时运行以减少对供电的影响。中性点经消弧线圈接地系统能通过感性电流抵消部分容性短路电流,减小电弧的危害。
针对不同接地故障的保护方法,大电流接地系统通常采用零序电压和零序电流保护,因为这类系统在故障前后零序电压和电流变化明显,保护装置能快速准确动作。而在小电流接地系统中,由于故障特征不明显,保护通常设定为报警并需人工排查,选线难度较高。
中性点有效接地系统的接地保护主要采用三段式零序电流保护,包括零序电流瞬时速断、限时速断和过电流保护。这些保护通过计算和监测零序电流(3I0)来判断故障,零序电流的大小和相位差取决于线路的零序阻抗、中性点接地阻抗等因素。在实际应用中,零序电流可通过从三相电流互感器(TA)获取并叠加,或直接从星接中心线TA测量。
总结来说,电力系统继电保护在处理接地故障时需考虑中性点接地方式、故障类型以及相应的保护策略,通过分析零序电压、电流和功率,设计适当的保护方案,以确保电网的安全稳定运行。