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摘 要：电能作为人们生活与企业生产中所需的极为重要能源，配电网担负着从发电厂向电能用户输送电能的责任。因此，配电网的安全、可靠运行与电能用户有直接关联。本文首先对10kV配电网其小电阻的接地系统所发生单相短路的故障进行了相关的总结。本文是由对其短路的特性进行相关分析基础之上，再与实际的工作经验相结合，提出了相应的保护措施。
关键词：10kV配电网；小电阻接地系统；短路故障
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0057-02
1 引 言
随着城市化进程的不断深化，农村和城市的配电网改造也正在如火如荼的进行着，在扩大电网容量，智能控制技术研究、电网结构优化发展等方面达到比较良好的水平。但是，在配电网实际运行中，因为有着各类因素的作用，容易出现各种问题，其中的短路故障状况是一种非常常见的问题。在大量的实践中可以得到证明，中性点接地的办法，可以使配电网其稳定性与经济性得到明显提升。所以，我们以中性点接地当做出发点，就对10kV配电网的安全运行的保护工作实行详细的思考研究。
2 短路故障与其保护的概述
短路作为配电网的运行当中的时常出现的一个问题。它通常发生在相位和相位之间。在一些中性点及其直接接地电力系统当中，单相接地短路的概率较大。无论是哪一种方式，当在短路故障这个状况发生的时候，在故障的线路上其瞬时的电流电路可达到几千安甚至更多，这个数值远远大于电力系统当中的额定工作时期的电流，这将给电路连接的电气设备带来严重的破坏，严重的时候会对设备的操作人员以及周边工作人员带来人身安全威胁。因此，10kV配电网所用的电气设备要求具有较高的绝缘性和热稳定性，或外部保护装置，使得电气设备可在瞬间强电流冲击之下正常运行。导致配电网的短路故障方面的原因有许多种，这当中最为关键的是该电气装置绝缘性能没有达到标准的要求。如在其安装之前缺少绝缘性能方面的测试，又或者是在运行过程当中出现部分绝缘老化与损坏现象等。但是在10kV配电网的小电阻接地系统当中，只要发生短路故障，不只故障所产生的电流较大，还极易使得设备发生损坏问题，增大检修的难度，也会对通信造成干擾。因此，对于10kV配电网的小电阻及其接地系统的单相短路问题需加强相关的分析，制定相应的保护措施，是确保整个配电网体系可靠安全运行的重中之重。
3 10kV配电网的小电阻接地系统及其单向短路方面的特性分析
长期以来，在中国10kV的配电网及其中性点具有三种接地方法，就是指小电阻的接地方法，与中性点的接地方法，以及消弧线圈的接地方法。这三类接地的方法都有着各自的优点，不过经过最近几年的电网改造以及电缆的覆盖面积增大，中性点以及消弧线圈的接地方法渐渐的暴露出线路调整能力不强、选线困难等缺陷。正因如此，小电阻的接地方式在我国国内的配电网之中运用较多。
3.1 小电阻的接地系统及其单相短路稳态的特性分析
在小电阻的接地系统有短路故障发生的时候，三相系统的总电压是保持不变，所以在10kV的配电网当中电气装置的运行并没有遭受到突出的干扰。同时，系统中的无故障电压将上升约1.5倍，当电阻比较恒定这种情况之下，在电路当中的电流就会对应增大，电气装置其电流的负荷就会增大，绝缘设备将会面临着更加严重的压力。伴随短路电流增大，在故障区域的两端将会有比较高跨步的电压形成。假如该故障的区域在开放环境当中暴露，就很有可能会对周围的行人带来安全上的威胁。
短路稳态的特性为：①全部流进零序电流故障源，该电流总和与中性点的零序电流总和是一致的；②对非故障相元件，能够近似的将零序电流来作为对地电容的电流，不过和他对应电压的方向是相反的；③零序网络是由中性点的支路与同级的电压网络之中元件对于地等值的电容而形成的通路，与中性点的不接地体系其零序网络而形成通路不同点是，其短路接地的零序电流较大，但是网络零序阻抗较小。
3.2 小电阻的接地系统及其单相短路暂态特性的分析
从理论上讲，出于计算和理解的需要，把短路的整个过程当做是稳态的；但于实际情况之中，短路故障是具有一个过渡的过程，然后才能进入一个相对稳定状态，这种过渡过程称为暂态过程。于这一阶段当中，因为电力系统是单相接地，所以故障区域中接地的电压将会有所降低，对应没有故障的接地电压将会获得一定的改善，在暂态的过程当中电容电流为两个过程的总和。
短路的暂态特性如下：①由于故障区电压降的影响，对应故障的相电流将会同步的衰减。因为从总线到故障点的电流，其电流较弱，故障的过渡电阻与振荡的频率以及线路参数波动的程度不能一样；②由非故障的相电压其升压的效应，非故障相其电容电流显示在状态是瞬时的增大，因为在故障点的短路电流，不可以有闭合的回路形成，使得该故障点的电感两侧的积累大，但是出现低频振荡。
4 10kV配电网的小电阻及其接地系统的保护方案
4.1 检测并且获得零序的电流
零序电流与零序电阻作为小电阻的接地系统其保护方案的设计当中的极为重要的两个参数。零序电压比较易于检测和获得。一般来说，于线路低压侧的测量开口三角回路由电压互感器测得。但对零序电流来说，有两类不一样的采集以及检测的方式：一种类似于零序电流和零序电压互感器的测量方式；另一种是需要借助三相线路电流滤波器对零序电流进行简单计算以获取数据。该零序电流的保护体系主要是分成三个部分，就是指的零序电流的滤波器与零序方向的继电器以及电流的继电器。在有单相短路的故障发生的时候，零序电流的滤波器能够用到检测线路当中其零序电流特定值，然后运用电流的滤波器使得电流值得到降低，使得电流值维持于电力系统的正常运行状态。
4.2 零序电流的保护配置和整定方法
通过以上分析，当小电阻接地系统单相短路故障时，零序电流甚至高于额定电流，为了避免正常的电气设备被零序电流损害，对零序电流进行必要的整定和保护。 ①零序电流的保护配置。中性点电阻零序电流保护可作为小电阻和中性点的10kV母线的主保护，也可作为相邻线路的后备保护。架空线路系统还应配备自动重合闸装置（三相重合闸），使暂态故障的重合闸成功，保证供电的可靠性。由于电缆线路自身永久性故障和不恢复绝缘特性占有很大比例的特点，不能安装自动重合闸装置。②考虑10kV各条出线的零序过流保护与过流继电器的动作时限相配合，故障发生之后，为了保护以短暂的第一时限跳开10kV分段断路器，与此同时锁定自投装置；根据实际需要对第二时限开主变压器的低压侧断路器进行设置；对第三时限主变压器进行设置，高、低压侧所有断路器全部跳开。接地变压器保护接线简单，而且能有效、准确地隔离故障。
4.3 零序电流保护性能稳定性分析
①当电流回路发生故障时，可能引起绕组零序电流保护误动，这是零序电流保护灵敏度的弱点。但斷线的情况比较少发生，可以通过相邻电流互感器零序电流闭锁防误操作，首先可以保证在短路条件之下，电力系统能有一部分的系统电源；其次还使得短路对于电力系统之中电气装置所带来的影响得到有效的降低。②于系统出现单相重合闸的时候，这类过程有可能发生非全相的运行状况，所以系统有可能发生比较大零序的电流值，会对零序的电流保护这个正常工作带来一定的影响，于一定程度之上使得零序电流的继电器负荷得到增大。对于以上的各种问题，在短时间的运行当中，在零序电流的保护过程当中需注意该整定的计算以及单相重合闸的操作。
5 结束语
10kV配电网小电阻接地系统发生短路故障后，会在短路故障阻挡区形成一个高达1000V的跨步电压，对接地点周围的人们的健康安全构成严重威胁。此外，由于短路，瞬时电流增加。对不遵循绝缘装置或绝缘层老化的电气设备有严重的影响，会损坏电气设备的正常运行。因此，有必要对其进行综合分析。本文分析了小电阻接地短路故障的原因，并以此为出发点。确保电力用户安全运行的可行性保护措施提高电能质量和稳定性。
参考文献
[1]梁志瑞，娄 欣，牛胜锁，等.10kV配电网多组母线TV并联运行时的消谐器安装方案研究[J].电测与仪表，2014，51（9）：110～114.
[2]王激华.10kV配电网用户分界智能开关的研究与实践[J].中小企业管理与科技旬刊，2012（3）：306～307.
收稿日期：2018-5-10
关键词：10kV配电网；小电阻接地系统；短路故障
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0057-02
1 引 言
随着城市化进程的不断深化，农村和城市的配电网改造也正在如火如荼的进行着，在扩大电网容量，智能控制技术研究、电网结构优化发展等方面达到比较良好的水平。但是，在配电网实际运行中，因为有着各类因素的作用，容易出现各种问题，其中的短路故障状况是一种非常常见的问题。在大量的实践中可以得到证明，中性点接地的办法，可以使配电网其稳定性与经济性得到明显提升。所以，我们以中性点接地当做出发点，就对10kV配电网的安全运行的保护工作实行详细的思考研究。
2 短路故障与其保护的概述
短路作为配电网的运行当中的时常出现的一个问题。它通常发生在相位和相位之间。在一些中性点及其直接接地电力系统当中，单相接地短路的概率较大。无论是哪一种方式，当在短路故障这个状况发生的时候，在故障的线路上其瞬时的电流电路可达到几千安甚至更多，这个数值远远大于电力系统当中的额定工作时期的电流，这将给电路连接的电气设备带来严重的破坏，严重的时候会对设备的操作人员以及周边工作人员带来人身安全威胁。因此，10kV配电网所用的电气设备要求具有较高的绝缘性和热稳定性，或外部保护装置，使得电气设备可在瞬间强电流冲击之下正常运行。导致配电网的短路故障方面的原因有许多种，这当中最为关键的是该电气装置绝缘性能没有达到标准的要求。如在其安装之前缺少绝缘性能方面的测试，又或者是在运行过程当中出现部分绝缘老化与损坏现象等。但是在10kV配电网的小电阻接地系统当中，只要发生短路故障，不只故障所产生的电流较大，还极易使得设备发生损坏问题，增大检修的难度，也会对通信造成干擾。因此，对于10kV配电网的小电阻及其接地系统的单相短路问题需加强相关的分析，制定相应的保护措施，是确保整个配电网体系可靠安全运行的重中之重。
3 10kV配电网的小电阻接地系统及其单向短路方面的特性分析
长期以来，在中国10kV的配电网及其中性点具有三种接地方法，就是指小电阻的接地方法，与中性点的接地方法，以及消弧线圈的接地方法。这三类接地的方法都有着各自的优点，不过经过最近几年的电网改造以及电缆的覆盖面积增大，中性点以及消弧线圈的接地方法渐渐的暴露出线路调整能力不强、选线困难等缺陷。正因如此，小电阻的接地方式在我国国内的配电网之中运用较多。
3.1 小电阻的接地系统及其单相短路稳态的特性分析
在小电阻的接地系统有短路故障发生的时候，三相系统的总电压是保持不变，所以在10kV的配电网当中电气装置的运行并没有遭受到突出的干扰。同时，系统中的无故障电压将上升约1.5倍，当电阻比较恒定这种情况之下，在电路当中的电流就会对应增大，电气装置其电流的负荷就会增大，绝缘设备将会面临着更加严重的压力。伴随短路电流增大，在故障区域的两端将会有比较高跨步的电压形成。假如该故障的区域在开放环境当中暴露，就很有可能会对周围的行人带来安全上的威胁。
短路稳态的特性为：①全部流进零序电流故障源，该电流总和与中性点的零序电流总和是一致的；②对非故障相元件，能够近似的将零序电流来作为对地电容的电流，不过和他对应电压的方向是相反的；③零序网络是由中性点的支路与同级的电压网络之中元件对于地等值的电容而形成的通路，与中性点的不接地体系其零序网络而形成通路不同点是，其短路接地的零序电流较大，但是网络零序阻抗较小。
3.2 小电阻的接地系统及其单相短路暂态特性的分析
从理论上讲，出于计算和理解的需要，把短路的整个过程当做是稳态的；但于实际情况之中，短路故障是具有一个过渡的过程，然后才能进入一个相对稳定状态，这种过渡过程称为暂态过程。于这一阶段当中，因为电力系统是单相接地，所以故障区域中接地的电压将会有所降低，对应没有故障的接地电压将会获得一定的改善，在暂态的过程当中电容电流为两个过程的总和。
短路的暂态特性如下：①由于故障区电压降的影响，对应故障的相电流将会同步的衰减。因为从总线到故障点的电流，其电流较弱，故障的过渡电阻与振荡的频率以及线路参数波动的程度不能一样；②由非故障的相电压其升压的效应，非故障相其电容电流显示在状态是瞬时的增大，因为在故障点的短路电流，不可以有闭合的回路形成，使得该故障点的电感两侧的积累大，但是出现低频振荡。
4 10kV配电网的小电阻及其接地系统的保护方案
4.1 检测并且获得零序的电流
零序电流与零序电阻作为小电阻的接地系统其保护方案的设计当中的极为重要的两个参数。零序电压比较易于检测和获得。一般来说，于线路低压侧的测量开口三角回路由电压互感器测得。但对零序电流来说，有两类不一样的采集以及检测的方式：一种类似于零序电流和零序电压互感器的测量方式；另一种是需要借助三相线路电流滤波器对零序电流进行简单计算以获取数据。该零序电流的保护体系主要是分成三个部分，就是指的零序电流的滤波器与零序方向的继电器以及电流的继电器。在有单相短路的故障发生的时候，零序电流的滤波器能够用到检测线路当中其零序电流特定值，然后运用电流的滤波器使得电流值得到降低，使得电流值维持于电力系统的正常运行状态。
4.2 零序电流的保护配置和整定方法
通过以上分析，当小电阻接地系统单相短路故障时，零序电流甚至高于额定电流，为了避免正常的电气设备被零序电流损害，对零序电流进行必要的整定和保护。 ①零序电流的保护配置。中性点电阻零序电流保护可作为小电阻和中性点的10kV母线的主保护，也可作为相邻线路的后备保护。架空线路系统还应配备自动重合闸装置（三相重合闸），使暂态故障的重合闸成功，保证供电的可靠性。由于电缆线路自身永久性故障和不恢复绝缘特性占有很大比例的特点，不能安装自动重合闸装置。②考虑10kV各条出线的零序过流保护与过流继电器的动作时限相配合，故障发生之后，为了保护以短暂的第一时限跳开10kV分段断路器，与此同时锁定自投装置；根据实际需要对第二时限开主变压器的低压侧断路器进行设置；对第三时限主变压器进行设置，高、低压侧所有断路器全部跳开。接地变压器保护接线简单，而且能有效、准确地隔离故障。
4.3 零序电流保护性能稳定性分析
①当电流回路发生故障时，可能引起绕组零序电流保护误动，这是零序电流保护灵敏度的弱点。但斷线的情况比较少发生，可以通过相邻电流互感器零序电流闭锁防误操作，首先可以保证在短路条件之下，电力系统能有一部分的系统电源；其次还使得短路对于电力系统之中电气装置所带来的影响得到有效的降低。②于系统出现单相重合闸的时候，这类过程有可能发生非全相的运行状况，所以系统有可能发生比较大零序的电流值，会对零序的电流保护这个正常工作带来一定的影响，于一定程度之上使得零序电流的继电器负荷得到增大。对于以上的各种问题，在短时间的运行当中，在零序电流的保护过程当中需注意该整定的计算以及单相重合闸的操作。
5 结束语
10kV配电网小电阻接地系统发生短路故障后，会在短路故障阻挡区形成一个高达1000V的跨步电压，对接地点周围的人们的健康安全构成严重威胁。此外，由于短路，瞬时电流增加。对不遵循绝缘装置或绝缘层老化的电气设备有严重的影响，会损坏电气设备的正常运行。因此，有必要对其进行综合分析。本文分析了小电阻接地短路故障的原因，并以此为出发点。确保电力用户安全运行的可行性保护措施提高电能质量和稳定性。
参考文献
[1]梁志瑞，娄 欣，牛胜锁，等.10kV配电网多组母线TV并联运行时的消谐器安装方案研究[J].电测与仪表，2014，51（9）：110～114.
[2]王激华.10kV配电网用户分界智能开关的研究与实践[J].中小企业管理与科技旬刊，2012（3）：306～307.
收稿日期：2018-5-10