6kV廠用電系統接地分析及處理

姚建新

（大唐發電有限公司河北馬頭熱電分公司，河北 邯鄲 056044）

1 概述

發電廠高壓廠用電系統一般屬小電流接地系統，各相對地的絕緣監測，是通過母線上三相五柱互感器二次開口三角的電壓大小來反應的，信號繼電器一般整定在大于等于15V發“6kV系統接地”信號，同時可配合二次側三相對中性線的電壓表指示判斷接地相。

正常運行時，各相對地電容越對稱越好，但實際中的各相對地電容不可能完全相等，中性點對地電壓稍有位移，電壓互感器二次開口角電壓一般不超過3V，三相對地電壓基本相等。

因運行值班員監盤過程中，只能監視接地信號和三相對地電壓，來判斷小電流系統絕緣情況，而非絕緣損壞情況，如電壓互感器一次回路故障可產生與絕緣損壞相似的現象，干擾值班員判斷和處理。因此將絕緣損壞和非絕緣損壞造成的接地現象用真接地和假接地進行分析，幫助值班員區分故障，選擇正確的處理方法。

2 接地分析

2.1 絕緣損壞造成的真接地

2.1.1 金屬性接地

以W相發生金屬性接地為例，故障相對地電壓變為零，中性點對地電壓值為相電壓，未故障相電壓值升高倍，即變為線電壓，三相線電壓仍對稱，不影響動力運行。

互感一二次為Y0/Y，二次側電壓Uwn為零，而Uun、Uvn變為線電壓100V，三相對地電壓指示接地相為零，非接地相為線電壓；二次側Uub、Uvc、Uwa仍為線電壓100V，所以此時母線電壓表指示正常。因運行時二次側V相接地，二次側中性點不接地，通常表計上反應的6kV系統三相對地電壓實際上是二次各相對中性點的電壓Uun、Uvn、Uwn，因此時W相繞組無電壓，首端與中性點等電位，則測量表指示W相對地電壓變為零，Uvn為V相繞組電壓線電壓，Uun為Uu－Uv也是線電壓。因此可根據在二次側接的三相對中性點電壓的3塊表計判斷接地相。此時在開口三角的3個繞組內，也同樣是W相為零，U、V兩相變為線電壓，此時Uu＋Uv＝100V，繼電器XJJ啟動，發出“6kV系統接地”光字牌，通過聲光信號告訴值班員。

2001年1月9日21：55，出“6kVⅥB系統接地”光字牌，三相對地電壓：U相6.2kV、V相6.2 kV、W相0kV，接地變電壓表指示410V，經查為1號岸邊泵所帶架空線路瓷瓶損壞，導線落在金屬支架上。金屬性接地的特點：三相對地電壓變化明顯，表計指示穩定，易判斷。

2.1.2 非金屬性接地

當W相經一定電阻接地，由圖1可知U相和V相對地電壓均升高，升高的幅度與W相的接地電阻大小有關。三相線電壓的中心只是向Uw的反方向平移，金屬性接地時三相線電壓的中心移至－Uw的端點，但不改變大小和對稱性，不影響負荷運行。此時電壓互感器一次繞組，W相電壓低于相電壓，U相和V相電壓高于相電壓、低于線電壓，二次側Uwn在0～57.7V，Uun和Uun為57.7～100V，但二次側電壓Uub、Uvc、Uwa仍為線電壓100V，母線電壓表指示正常。此時，二次開口角電壓（Uu＋U0）＋（Uv＋U0）＋（Uw＋U0），隨U0大小變化，當U0＝0時，開口角電壓為0，當U0＝－Uw時開口角電壓為100V，所以隨著過渡電阻的變化，開口角電壓在0～100V變化，大于15V時發“6kV系統接地”光字牌。因接地相經過一定的過渡電阻，接地后易產生電弧，三相對地電壓指示將出現擺動，甚至發展為諧振。

圖1 經電阻接地后電壓相量圖

2000年1月21日11：00，出“6kVⅦA系統接地”光字牌，三相對地電壓：U相4.6kV、V相2.6 kV、W 相3.8kV，接地變電壓表指示140V，11：05 U相5.4kV、V相1.0kV、W 相5.4kV，接地變電壓表指示300V，并出現擺動，隨后7號鍋爐甲吸風機速斷保護動作跳閘，系統恢復正常。

金屬性接地三相對地電壓變化明顯，表計指示穩定，易判斷。非金屬性接地在過度電阻大時不明顯。無論是哪一種接地，共同點是非故障相電壓升高，易引起相間接地短路。但非金屬性接地產生電弧更可怕，必須及時處理。

2.2 非絕緣損壞產生的假接地

2.2.1 1臺負荷斷路器停運時一相未斷開

1994年9月11日2：05，“6kVⅢA段系統接地”光字牌亮，三相對地電壓稍有不平衡，接地變電壓表指示60V，剛達到發接地信號定值（TV變比是接地變比的4倍），及時詢問是否有開停動力，查4號岸邊泵U相斷路器未斷開。與真接地現象安全相同，不同點是表計指示穩定。動力斷路器停運后一相斷路器未斷開，電流到零，電機停止轉動，沒有任何異常現象，但出現“6kV系統接地”光字牌亮，如不加分析易漏掉該故障點，而去誤停其它設備。原因是一相斷路器未斷開時，該回路的三相電纜電機三相繞組對地電容，全變成了未斷開相對地電容，是原來的三倍，該相對地電容增大，使得該相電壓降低，中性點對地發生位移，使三相對地電壓出現不平衡，開口角出現電壓見圖2（以W相為例）。

圖2 W相未斷開相量圖

2.2.2 廠用電工作與備用電源切換時一相電源斷路器未斷開

2001年12月10日6：15，某廠由7號發電機啟動正常后，由備用饋電變壓器倒為工作饋電變壓器運行，斷開備用饋電變壓器高壓側斷路器后，同時出“6kVⅦB系統接地”、“備用饋電變壓器B分支接地”光字牌，6kVⅦB段母線三相對地電壓：U相4.5kV、V相2.2kV、W 相4.5kV，接地變指示160 V。40號饋電變壓器B分支三相對地：U相1.8 kV、V相2.2kV、W 相1.8kV。再合備用饋電變壓器高壓側斷路器后信號消失，查備用進線斷路器V相絕緣桿斷裂斷路器未斷開，用隔離開關解環。備用饋電變壓器高壓斷路器斷開后，對于備用分支電壓互感器接受的是單相電壓，而對于工作母線是接受一個單相大電容，故兩系統全部報接地，從接地電壓可知V相未斷開。

同樣如果母線停電時一或二相未斷開時，也發接地信號，未斷開相電壓正常，斷開相電壓降低。

2.2.3 電壓互感器故障

當電壓互感器回路故障時，如一次側接地、一次繞組匝間短路、二次繞組相間短路等，都會引起TV一次保險熔斷。一次側接地和一次繞組匝間短路基本相同，均是一次阻抗減小，勵磁電流增加；二次繞組相間短路，直接使一次電流增加。以W相斷線為例，一次繞組W相的電壓為零，U、V相一次繞組帶電仍正常，二次三相對地，U、V相電壓正常57.7 V，W相對N是二次繞組與電壓繼電器的分壓，仍有很小電壓。但V、W相電壓繼電器上的電壓由原來的100V變為稍小于58V，低于定值73.5V接點閉合接通PT斷線信號，開口角電壓是Uu＋Uv＝57.7V，出“6kV系統接地”光字牌，與直接接地現象相同，三相對地電壓U、V兩相不變，W相降低，與直接接地現象相似，但此時有“電壓互感斷線”光字牌，與直接接地現象不同。

電壓互感器一次保險接觸不良，使接觸不良相電壓降低，二次開口角電壓出現電壓二次側三相對地電壓同現一相降低，其它兩相不變，接觸不良與斷線現象相同。

正常運行中，三相對地電容不相等、斷路器三相不同期，接地時產生間歇電弧等原因均可引起諧振。諧振時對地電容與電壓互感器電感形成振蕩回路，產生過電壓，對地電壓最高值可達到相電壓的3倍，在開口角出現100～200V的高電壓，發“6kV系統接地”光字牌。

3 判斷方法

無論是真接地還是假接地，均有 “接地”信號出現，可從不同點進行判斷。

a.三相對地電壓指示一相降低，另兩相未升高，同時伴有“斷線”信號，為電壓互感器故障；

b.三相對地電壓指示一相降低，另兩相升高，或伴有動力啟動，為絕緣損壞引起的接地；

c.斷路器斷開時，三相對地電壓指示一相降低，另兩相升高，為斷路器故障引起接地；

d.出現對地電壓一相或二相升高，甚至三相電壓同時升高并擺動，為諧振引起接地；

4 處理方法

4.1 絕緣損壞引起接地

分隔系統采用試斷開的方法，有明顯異常的優先斷開，盡量縮短接地運行時間。若啟動動力引起，立即通知機爐值班員將所啟動力斷開。檢查所有設備（保持距離）是否有漏水漏汽情況，對明顯受潮的設備先斷開。在沒有明顯異常點的情況下，先對可直接停運和可倒換的設備停運。投入絕緣良好的備用饋電變壓器，停運工作饋電變壓器。對重要設備降低發電機負荷，進行停運，若接地點不消失，直至母線上所有負荷停運。對試拉接地變和電壓互感器等不能用斷路器操作的設備，應采用備用斷路器負荷側人工接地的方法。

經上述處理后，接地點仍存在按母線接地處理。

若接地后發生諧振，應立即斷開不重要動力，先消除諧振；諧振幅度過大時，引起電壓互感器一次保險個別相熔斷后，諧振會消失；諧振還會造成電壓互感器二次中性擊穿保險擊穿，引起V相保險斷，可不更換保險通過XJJ動作與否判斷接路結果。

拉每一路時應注意對地電壓的變化，將有變化的做好記錄，及時分析是否多點接地。母線上可以停運的設備，接地點未查出前不應再投運。

1998年5月31日15：24，6kV系統接地信號閃，工作廠饋過流保護動作跳閘，查丙磨煤機斷路器處的濃煙，拉出斷路器后發現U相軟連接部分斷裂有燒傷，誤認為廠饋跳閘是丙磨煤機開在內短路引起，恢復廠用電，開循環水泵時又出現B接地，立即停泵。處理時分析不夠，未及時查出另一個接地點。

2005年7月31日早晨雷雨天氣，7時4分，因6kVⅤA段U相系統接地（有外接線路），母線電壓互感器一次斷兩相保險，造成母線低電壓動作，備用電源自投，處理過程中又無法記錄對地電壓變化，沒有按照逐一將可停動力停運，而是拉掉一路恢復一路再停一路，造成5號廠用變壓器和廠南區生活變兩回路各有一個接地點未查出。

4.2 非絕緣損壞引起接地

斷路器非全相引起的詢問開停動力情況，檢查當時進行操作的斷路器即可，若為單電源動力斷路器，必須采用瞬間停母線將斷路器斷開；有并聯電源的將兩電源都合上，可用隔離開關解環或直接將斷路器小車拉出。

電壓互感器一次保險熔斷，退出所帶低電壓保護，將電壓互感器停電檢查原因。

若發生諧振，立即開停不重要的動力，破壞諧振條件。一般情況下諧振造成電壓互感器一次保險熔斷諧振會自動消失，分析產生諧振的原因并消除，送電前還應檢查電壓互感器二次中性點擊穿保險應不通。

5 結論

通過對小電流系統接地發信分析，對電壓互感器一二次電壓之間關系了解，從而認清真接地與假接地的本質區別，抓住重點現象，這樣就能保證即使信號不全，仍能正確判斷、快速處理、不擴大事故。同時要求每位運行值班員值班期間掌握運行方式，清楚設備運行狀態、設備環境，認真監盤，保證接地被正確處理。同時值班員之間養成互相聯系好習慣，開停動力應相互聯系，有人監視三相電壓變化，及時發現及時處理。充分利用DCS的SOE功能，了解信號發生的時間、先后順序，幫助對故障的正確判斷。

［1］ 宗士杰.發電廠電氣主系統［M］北京：中國電力出版社：1999.