小电阻接地系统具有可快速切断接地故障,过电压水平低,能消除谐振过电压,可采用绝缘水平较低的电缆和电气设备,运行维护方便等优点,近年来被越来越多的大城市配电网所采用。不同于小电流接地系统,小电阻接地系统在单相接地时故障电流较大,需要立即切除或隔离故障,因此需另外单独配置接地保护。目前,中国10k V小电阻接地配电网普遍采用零序过电流保护作为接地保护,其电流定值一般为40A～60A,最大只能检测85Ω～130Ω左右的接地电阻,对于高阻接地则无能为力。高阻接地的保护问题一直以来是小电阻接地系统接地保护的难题之一。本文着重分析了小电阻接地系统单相接地故障特征,通过建立不同位置接地故障的零序等效网络,着重分析了故障时各保护安装处零序电流的分布规律。主要明确了单相接地故障时,故障出线零序电流幅值略大于中性点零序电流幅值,两者均大于任一健全出线零序电流幅值的10倍以上且与接地过渡电阻无关。金属性接地故障时的健全线路零序电流幅值可能会大于高阻接地时的故障线路和中性点零序电流幅值。基于小电阻接地系统单相接地时零序电流的分布规律,提出了同级保护之间横向配合的思路,摆脱了零序过电流保护定值必须躲过本线路最大电容电流之整定原则的束缚,显著降低了保护的启动电流门槛值。结合传统反时限保护的特点提出了适用于小电阻接地系统的反时限零序过电流保护。在传统定时限零序过电流保护的基础上再进行分段,提出了高灵敏度阶段式零序过电流保护。两种算法均给出了详细的整定原则,并考虑了接地变保护作为出线保护的后备保护所涉及的诸多问题。以反时限零序过电流保护算法为例,提出了适用于小电阻接地系统的多级接地保护方案,使得各保护能就近动作切除故障,减小停电范围,提高了供电可靠性。本文所提保护方法可将接地保护的耐受电阻能力提高至1.5kΩ,并具有很好的可靠性、选择性及灵敏性。其中,高灵敏度阶段式零序过电流保护算法无需开发新的保护装置,只需在原有装置上修改定值即可实现,工程应用前景广阔。最后,利用MATLAB/SIMULINK仿真和现场试验数据验证了本文所分析各种接地故障特征的正确性,验证了所提保护方法的有效性与可靠性。