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0 引言
在传统的10kV配电线路中，以架空线路、单电源、辐射形电网为主，电容电流较小，采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式在技术上已能够满足当时供电可靠性的要求。当发生单相短路时，供电线路能继续运行2个小时，提高了供电的可靠性。随着城市的发展，10多年来各地电网加速进行城网改造，大部分配网将逐步以电缆线路取代架空线路，电网结构也将由单电源、辐射形供电发展为多电源环形供电，并逐步实现配网自动化，以提高供电可靠性。随着城市配网结构的变化，中性点不接地或经消弧线圈接地的方式在某些方面已不能满足电网运行的要求，东莞电网从20世纪90年代就开始部分采用小电阻接地。
1 小电阻接地下的零序保护原理
小电阻接地方式及其零序电流可以简要的用等效网络示意如下。小电阻接地方式的接地电阻为RN，当发生单相接地故障时的零序网络图与向量图如图1所示。
图1 小电阻接地零序网络及向量图
故障线路始端所反映的零序电流3I0f,比中性点不接地系统增加了1个有功电流分量-IRN,其方向与零序电压相反,使3I0f滞后U0的角度大于90°。因此中性点经小电阻接地后,对单相故障而言,故障电流增大,并有零序电流产生,因而保护配置可增加零序保护并作用于跳闸。
2 小电阻接地系统的现场应用
2.1 小电阻接地系统的继电保护概述
图1所示为中性点经电阻接地系统的零序等效网络及向量图。从图中可以看出，当电网发生单相接地故障时，由于人为地增加了一个与电网接地电容电流相位相差90度的有功电流，流过故障点的接地电流就等于电容电流和有功电流的向量和。应该说，根据零序电流或电阻性电流的大小和方向也是很容易区分故障支路和非故障支路的。由于单相接地时故障电流大，必须切除故障线路，故其保护配置可为：限时(瞬时)电流速断保护、低电压闭锁过流保护和两段式零序保护，所有保护均作用于跳闸。对于架空输电线路，应配置一二次(或多次)自动重合闸，使得瞬时性故障后可尽快恢复供电。同时在永久性故障时，加速继电保护动作于跳闸。对于电缆输电线路，考虑到它的故障必是永久性故障(或永久性故障所占故障比例很大)，故不必设置自动重合闸。另外，为保证可靠地切除故障线路，保护一次设备的安全，考虑到故障线路的保护或开关存在拒动的可能，所以应在中性点接地电阻回路中加装TA，接入零序后备保护或称接地电阻零序保护，加适当延时后，作用于跳开变压器低压侧开关。
2.2零序保护实际应用
2.2.1 零序电流保护的配置和整定
单电源小电阻接地保护可以采用比较简单的零序电流保护。零序功率方向保护可以利用故障线路和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，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，但是零序TA极性一般不好确定，现场曾经出现过越级的动作行为。
⑴ 馈线保护
一般建议出线接地保护配置为零序限时速断保护和零序过流保护。其整定原则如下：
1) 限时速断按躲开被保护线路末端发生单相或两相接地短路故障时出现的最大零序电流3I max来整定。
2) 零序过流作为本线及相邻线路的后备保护，其动作电流按躲开线路最大负荷时，在零序电流过滤器中产生的最大不平衡电流I max来整定，灵敏度按末端接地时的最小零序电流来校验，对本线而言，灵敏度不小于2，其动作时间应与零序速断保护的动作时限及相邻线零序保护动作时间相配合。
⑵ 接地变保护
对于接地电阻零序电流保护的动作值，按躲开最大不平衡负荷时，流过接地电阻的电流来整定，其动作时间应与其所带馈线最长的零序过流时间相配合。在取以上动作电流时，均认为由于TA匝数及变比误差所产生的不平衡电流小于由于负荷等其它原因所引起的不平衡电流，否则应取二者中较大者作为稳定数据。电容器的零序保护的配置和整定可参考馈线。对于小电阻接地系统，单相接地时，过渡电阻可能比较大，故障电流发生变化，使保护元件的灵敏度降低，建议增加灵敏接地报警功能。
2.2.2 零序CT安装工艺要点
根据继电保护技术规程要求，经过小电阻接地的变电站的10kV出线需要装设一段或两段零序电流保护。对于大部分只有两相电流互感器的出线，零序电流保护的零序电流采集是通过在一次电缆上套个零序电流互感器来产生零序电流的，在施工过程中，安装工艺不到位，导致接法不正确时，会造成保护拒动，引起上一级保护越级动作。
图2电缆屏蔽线的正确穿法
正确的接法是，如果电缆的屏蔽线已经通过了零序电流互感器一次时，需要人为的把屏蔽电缆再次穿回零序电流互感器一次，再接地，如图2所示。如果一次电缆屏蔽线没有穿过零序电流互感器，就不需要再穿回了。在很多变电站的真实现场，我们还发现有一次电缆刚好在零序电流互感器中间那个位置和其它相分开的情况，也应该采用同样的方法，穿进去多少，得穿回来多少，一个目的，就是让零序电流互感器只感应故障相电流，让屏蔽线的电流互相抵消，如图2那样穿。在改造中我们还发现有双层屏蔽电缆的线路，该线路一层屏蔽是包围三相，一层屏蔽是包围单相的，对这种电缆屏蔽线穿人零序电流互感器的方法也一样，穿进去多少，得穿回来多少，双层都穿回，这样接主要是让屏蔽线的电流互相抵消，零序电流互感器只感应故障相电流，保证其准确性。
2.2.3 零序保护的现场配合案例
一般地方电网的零序保护配置案例，一般采用如下：当10kV馈线发生单相接地故障时,应由馈线的零序保护以时间t1跳开馈线断路器来切除故障,如馈线断路器拒动或10kV母线发生故障,应该由接地变压器零序保护以时间t2跳开接地变压器断路器以切除接地点,使系统变为不接地系统,以免大电流损坏电缆。若接地变压器断路器再拒动,则应由接地变压器零序保护时间t3跳开分段断路器,使故障影响范围缩小后,再以时间t4跳开有故障馈线的主变低压侧开关。
考虑到零序CT实际运行中精度不高的现实问题，以及馈线开关拒动概率偏小性，笔者建议采用将10kV馈线出线接地保护配置为只保留零序限时速断保护的一段式保护，以时间t1跳开馈线断路器来切除故障，当小概率事件“馈线开关拒动”发生且零序故障电流还在时，基本可判断故障为永久性，由接地变压器零序保护以时间t2跳开跳开分段断路器,使故障影响范围缩小后，再以t3跳开有故障馈线的主变低压侧开关，彻底隔离故障点。这样做的好处时，克服零序CT精度不高导致多级配合时电流、时间难以分隔清楚的缺点，极大简化动作级数，提升正确率，以小概率的可靠性牺牲换取系统的安全。
图3 零序保护配合图
如图3所示,若1号、2号主变并列运行,并采用10kV 1M的接地变压器D01。如在Ⅰ段母线的馈线发生故障,馈线断路器拒动,则需要接地变压器D01零序保护时间t2跳开分段521,Ⅱ段母线继续正常运行,Ⅰ段母线由于故障和接地变压器D01接地点还存在,故接地变压器D01零序保护时间t3跳开1号主变低压侧501断路器以隔离故障点。如在Ⅱ段母线的馈线发生故障,馈线断路器拒动,则跳开521以及#1主变变低开关后，Ⅱ母线需要等故障发展为相间故障后,2号主变低压侧后备保护动作跳开2号主变低压侧502断路器以隔离故障点。由上述分析可知,t1 3 小电阻接地方式的应用难点
尽管近年来小电阻接地方式逐渐在适应城市电网方面发挥越来越重要的作用，但由于长期以来在此领域理论与实践上的缺失，特别是对零序CT性能深入定性的不足，导致了现场应用中尚有难以解决的问题：
⑴ 小电阻接地方式零序保护定值，由于零序CT现场表现的不稳定性或某些隐含的系统原因，偶有导致馈线、接地变在零序电流保护上配合的失调问题，伴随着误动或拒动的现象。
⑵ 发生过多起架空线与电缆混合的小电阻接地配网中，有架空线断裂接地后零序保护拒动的问题，分析原因判定为断线在不同地面以及同一地面接地后由于通流舞动问题造成瞬间接地电阻不定造成保护难以判别。针对此种情况，目前尚没有对此特性有定性的分析理论支持。
⑶ 地方局配网为更好监视零序电流动作波形进而提高分析依据而装设的录波装置，会发生导致零序CT二次回路过长引发二次负载增大降低零序CT精度的矛盾，其中的取值折中点难以定量。
⑷ 从现场经验的积累可以得知，开关相过流保护CT注重出口短路大电流下的饱和问题，而零序CT则注重线性部分的精度问题，但以上具体的参数依据目前也难以查找。
4 结束语
本文重点论述了其现场的具体应用，详细的从小电阻接地的继电保护概述、零序保护的现场配置以及零序CT工艺要求出发，结合地方电网的实际案例得出了经小电阻接地方式下10kV系统保护的合理应用方式，有效的规避了零序电流精度不高的缺点，最后指出了目前在小电阻零序保护方面尚待深入研究的应用难题，为现场工作者在零序保护方面的实际运用提供了改进参考的方向。
参考文献
[1] 张芬. 小电阻接地系统的继电保护[J]. 云南电力技术, Vol. 38, No. 3, June. 201: 61-63
[2] 刘康军, 彭业. 小电阻接地方式在深圳电网的应用[J]. 大众用电, No. 10, 2008: 25-26
[3] 王其军. 零序电流互感器的优化设计[J]. 中低压电器, No. 5, 2002: 43-44
[4] 吴玉龙, 杨惠林, 霍忠峰. 小电阻改造中一次电缆屏蔽线和电流互感器安装时注意的问题[J]. 天津电力技术, No. 3, 2008: 24-25
[5] 张春合, 张顺林, 徐舒. 小电阻接地系统给继电保护带来的新问题[J]. 供用电, No. 12, 2008: 36-37
在传统的10kV配电线路中，以架空线路、单电源、辐射形电网为主，电容电流较小，采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式在技术上已能够满足当时供电可靠性的要求。当发生单相短路时，供电线路能继续运行2个小时，提高了供电的可靠性。随着城市的发展，10多年来各地电网加速进行城网改造，大部分配网将逐步以电缆线路取代架空线路，电网结构也将由单电源、辐射形供电发展为多电源环形供电，并逐步实现配网自动化，以提高供电可靠性。随着城市配网结构的变化，中性点不接地或经消弧线圈接地的方式在某些方面已不能满足电网运行的要求，东莞电网从20世纪90年代就开始部分采用小电阻接地。
1 小电阻接地下的零序保护原理
小电阻接地方式及其零序电流可以简要的用等效网络示意如下。小电阻接地方式的接地电阻为RN，当发生单相接地故障时的零序网络图与向量图如图1所示。
图1 小电阻接地零序网络及向量图
故障线路始端所反映的零序电流3I0f,比中性点不接地系统增加了1个有功电流分量-IRN,其方向与零序电压相反,使3I0f滞后U0的角度大于90°。因此中性点经小电阻接地后,对单相故障而言,故障电流增大,并有零序电流产生,因而保护配置可增加零序保护并作用于跳闸。
2 小电阻接地系统的现场应用
2.1 小电阻接地系统的继电保护概述
图1所示为中性点经电阻接地系统的零序等效网络及向量图。从图中可以看出，当电网发生单相接地故障时，由于人为地增加了一个与电网接地电容电流相位相差90度的有功电流，流过故障点的接地电流就等于电容电流和有功电流的向量和。应该说，根据零序电流或电阻性电流的大小和方向也是很容易区分故障支路和非故障支路的。由于单相接地时故障电流大，必须切除故障线路，故其保护配置可为：限时(瞬时)电流速断保护、低电压闭锁过流保护和两段式零序保护，所有保护均作用于跳闸。对于架空输电线路，应配置一二次(或多次)自动重合闸，使得瞬时性故障后可尽快恢复供电。同时在永久性故障时，加速继电保护动作于跳闸。对于电缆输电线路，考虑到它的故障必是永久性故障(或永久性故障所占故障比例很大)，故不必设置自动重合闸。另外，为保证可靠地切除故障线路，保护一次设备的安全，考虑到故障线路的保护或开关存在拒动的可能，所以应在中性点接地电阻回路中加装TA，接入零序后备保护或称接地电阻零序保护，加适当延时后，作用于跳开变压器低压侧开关。
2.2零序保护实际应用
2.2.1 零序电流保护的配置和整定
单电源小电阻接地保护可以采用比较简单的零序电流保护。零序功率方向保护可以利用故障线路和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，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，但是零序TA极性一般不好确定，现场曾经出现过越级的动作行为。
⑴ 馈线保护
一般建议出线接地保护配置为零序限时速断保护和零序过流保护。其整定原则如下：
1) 限时速断按躲开被保护线路末端发生单相或两相接地短路故障时出现的最大零序电流3I max来整定。
2) 零序过流作为本线及相邻线路的后备保护，其动作电流按躲开线路最大负荷时，在零序电流过滤器中产生的最大不平衡电流I max来整定，灵敏度按末端接地时的最小零序电流来校验，对本线而言，灵敏度不小于2，其动作时间应与零序速断保护的动作时限及相邻线零序保护动作时间相配合。
⑵ 接地变保护
对于接地电阻零序电流保护的动作值，按躲开最大不平衡负荷时，流过接地电阻的电流来整定，其动作时间应与其所带馈线最长的零序过流时间相配合。在取以上动作电流时，均认为由于TA匝数及变比误差所产生的不平衡电流小于由于负荷等其它原因所引起的不平衡电流，否则应取二者中较大者作为稳定数据。电容器的零序保护的配置和整定可参考馈线。对于小电阻接地系统，单相接地时，过渡电阻可能比较大，故障电流发生变化，使保护元件的灵敏度降低，建议增加灵敏接地报警功能。
2.2.2 零序CT安装工艺要点
根据继电保护技术规程要求，经过小电阻接地的变电站的10kV出线需要装设一段或两段零序电流保护。对于大部分只有两相电流互感器的出线，零序电流保护的零序电流采集是通过在一次电缆上套个零序电流互感器来产生零序电流的，在施工过程中，安装工艺不到位，导致接法不正确时，会造成保护拒动，引起上一级保护越级动作。
图2电缆屏蔽线的正确穿法
正确的接法是，如果电缆的屏蔽线已经通过了零序电流互感器一次时，需要人为的把屏蔽电缆再次穿回零序电流互感器一次，再接地，如图2所示。如果一次电缆屏蔽线没有穿过零序电流互感器，就不需要再穿回了。在很多变电站的真实现场，我们还发现有一次电缆刚好在零序电流互感器中间那个位置和其它相分开的情况，也应该采用同样的方法，穿进去多少，得穿回来多少，一个目的，就是让零序电流互感器只感应故障相电流，让屏蔽线的电流互相抵消，如图2那样穿。在改造中我们还发现有双层屏蔽电缆的线路，该线路一层屏蔽是包围三相，一层屏蔽是包围单相的，对这种电缆屏蔽线穿人零序电流互感器的方法也一样，穿进去多少，得穿回来多少，双层都穿回，这样接主要是让屏蔽线的电流互相抵消，零序电流互感器只感应故障相电流，保证其准确性。
2.2.3 零序保护的现场配合案例
一般地方电网的零序保护配置案例，一般采用如下：当10kV馈线发生单相接地故障时,应由馈线的零序保护以时间t1跳开馈线断路器来切除故障,如馈线断路器拒动或10kV母线发生故障,应该由接地变压器零序保护以时间t2跳开接地变压器断路器以切除接地点,使系统变为不接地系统,以免大电流损坏电缆。若接地变压器断路器再拒动,则应由接地变压器零序保护时间t3跳开分段断路器,使故障影响范围缩小后,再以时间t4跳开有故障馈线的主变低压侧开关。
考虑到零序CT实际运行中精度不高的现实问题，以及馈线开关拒动概率偏小性，笔者建议采用将10kV馈线出线接地保护配置为只保留零序限时速断保护的一段式保护，以时间t1跳开馈线断路器来切除故障，当小概率事件“馈线开关拒动”发生且零序故障电流还在时，基本可判断故障为永久性，由接地变压器零序保护以时间t2跳开跳开分段断路器,使故障影响范围缩小后，再以t3跳开有故障馈线的主变低压侧开关，彻底隔离故障点。这样做的好处时，克服零序CT精度不高导致多级配合时电流、时间难以分隔清楚的缺点，极大简化动作级数，提升正确率，以小概率的可靠性牺牲换取系统的安全。
图3 零序保护配合图
如图3所示,若1号、2号主变并列运行,并采用10kV 1M的接地变压器D01。如在Ⅰ段母线的馈线发生故障,馈线断路器拒动,则需要接地变压器D01零序保护时间t2跳开分段521,Ⅱ段母线继续正常运行,Ⅰ段母线由于故障和接地变压器D01接地点还存在,故接地变压器D01零序保护时间t3跳开1号主变低压侧501断路器以隔离故障点。如在Ⅱ段母线的馈线发生故障,馈线断路器拒动,则跳开521以及#1主变变低开关后，Ⅱ母线需要等故障发展为相间故障后,2号主变低压侧后备保护动作跳开2号主变低压侧502断路器以隔离故障点。由上述分析可知,t1
尽管近年来小电阻接地方式逐渐在适应城市电网方面发挥越来越重要的作用，但由于长期以来在此领域理论与实践上的缺失，特别是对零序CT性能深入定性的不足，导致了现场应用中尚有难以解决的问题：
⑴ 小电阻接地方式零序保护定值，由于零序CT现场表现的不稳定性或某些隐含的系统原因，偶有导致馈线、接地变在零序电流保护上配合的失调问题，伴随着误动或拒动的现象。
⑵ 发生过多起架空线与电缆混合的小电阻接地配网中，有架空线断裂接地后零序保护拒动的问题，分析原因判定为断线在不同地面以及同一地面接地后由于通流舞动问题造成瞬间接地电阻不定造成保护难以判别。针对此种情况，目前尚没有对此特性有定性的分析理论支持。
⑶ 地方局配网为更好监视零序电流动作波形进而提高分析依据而装设的录波装置，会发生导致零序CT二次回路过长引发二次负载增大降低零序CT精度的矛盾，其中的取值折中点难以定量。
⑷ 从现场经验的积累可以得知，开关相过流保护CT注重出口短路大电流下的饱和问题，而零序CT则注重线性部分的精度问题，但以上具体的参数依据目前也难以查找。
4 结束语
本文重点论述了其现场的具体应用，详细的从小电阻接地的继电保护概述、零序保护的现场配置以及零序CT工艺要求出发，结合地方电网的实际案例得出了经小电阻接地方式下10kV系统保护的合理应用方式，有效的规避了零序电流精度不高的缺点，最后指出了目前在小电阻零序保护方面尚待深入研究的应用难题，为现场工作者在零序保护方面的实际运用提供了改进参考的方向。
参考文献
[1] 张芬. 小电阻接地系统的继电保护[J]. 云南电力技术, Vol. 38, No. 3, June. 201: 61-63
[2] 刘康军, 彭业. 小电阻接地方式在深圳电网的应用[J]. 大众用电, No. 10, 2008: 25-26
[3] 王其军. 零序电流互感器的优化设计[J]. 中低压电器, No. 5, 2002: 43-44
[4] 吴玉龙, 杨惠林, 霍忠峰. 小电阻改造中一次电缆屏蔽线和电流互感器安装时注意的问题[J]. 天津电力技术, No. 3, 2008: 24-25
[5] 张春合, 张顺林, 徐舒. 小电阻接地系统给继电保护带来的新问题[J]. 供用电, No. 12, 2008: 36-37