小電流接地系統發生電壓異常的判斷和處理

王軒

(淮安供電公司 ，江蘇 淮安 223002)

1 概述

電力系統的中性點接地方式主要有直接接地、電抗接地、低阻接地、高阻接地、消弧線圈接地和不接地等，也統稱為大電流接地系統和小電流接地系統。我國 3～66 kV電力系統大多數采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式,即小電流接地系統。該系統發生單相接地故障時,不會破壞系統電壓的對稱性,并且故障電流值較小,不影響對用戶的連續供電,系統可連續運行 1～2 h，但伴隨中低壓電網的不斷擴大,架空導線及電纜出線增多、線路增長,對地電容電流也大幅度增加,當發生單相接地時,接地電弧不能自動熄滅而產生電弧過電壓,一般為3～5倍相電壓甚至更高,致使電網中絕緣薄弱的地方放電擊穿,最終發展為相間短路造成設備損壞和停電事故。

2 系統出現電壓異常原因及判斷處理

2.1 電網運行參數異常

運行參數異常主要有兩種情況：一種是合空母線時產生的諧振 ,此類諧振嚴重的情況甚至會導致壓變因過電壓而爆炸，為避免這類情況的發生，一般可在合空載母線前先將母線壓變轉為冷備用,或者帶饋線給母線送電。另一種是消弧線圈的脫諧度過低,系統的不平衡電壓過大產生了虛擬接地現象,此時只要任意將一條饋線拉閘,電壓異常即可消失。

2.2 系統設備故障

2.2.1 接地故障

小電流接地系統單相接地是配電系統最常見的故障,多發生在潮濕、多雨天氣。按照接地類型,又通常將小電流接地系統單相接地故障分為金屬性接地和非金屬性接地兩類。

當系統發生金屬性接地時,系統中性點與故障相電壓重合,電壓一般顯示為接地相電壓為零,非故障相電壓則上升或接近為線電壓，發"母線接地"信號。線路斷線接地、瓷瓶擊穿、線路避雷器擊穿、電纜擊穿、線路柱上斷路器擊穿等原因都會導致金屬性接地的發生。

當系統發生非金屬性接地時,由于接地電阻的不確定性,二次電壓異常具有一定的隱蔽性,電壓一般顯示為一相升高、兩相降低；或者一相降低、兩相升高 ,不一定發"母線接地"信號，容易與電壓互感器熔絲熔斷或二次回路接線錯誤等故障混淆,仔細分析可發現,這種情況下至少有一相電壓超過了相電壓,這是熔絲熔斷時不會出現的。

當判斷為發生單相接地故障后,當值調度員應通知值班人員詳細檢查所內電氣設備有無明顯的故障跡象。如果不能找出故障點,再通過將母線分段運行、拉線路轉變運方等方法查找故障點。

35 kV系統饋線接地的判斷和處理,可以根據其對應負荷側變電站的電壓直接確定出故障線路。對10 kV系統而言,可先拉開母聯開關 ,判斷出接地故障出現在哪一段母線。然后采用"試拉法"查接地。對于饋線接地故障點的查找 ,一般采用逐漸逼近法,由負荷側向電源側逐一試拉 ,確定故障線段，也可以結合環網柜，通過故障電流指示燈來幫助查找故障點。

2.2.2 斷線故障

線路斷線可分為單相斷線和兩相斷線。一相斷相時,相電壓一般顯示為一相升高、兩相降低 ，或一相降低、兩相升高，三相電壓不平衡,有時發出接地信號，電壓的變化幅度與斷線的長度成正比。

兩相斷相時,非斷線相電壓降低,斷線兩相電壓升高，三相電壓不平衡,有時發出接地信號,當兩相斷線較長時,中性點電壓也會使交流監視裝置發出接地信號。供電功率明顯減少。三相電壓的不對稱與斷線長度成正比 ,還可通過饋線電流是否減少來輔助判斷。

2.3 測量回路故障

2.3.1 當電壓互感器高壓熔絲熔斷時,受負載影響,熔斷相電壓降低,但不為零。此時,其他兩相電壓應保持正常相電壓或稍低,熔斷相二次電壓顯著降低 ,其他兩相電壓應保持為正常相電壓或稍低 ,由于斷相出現在互感器高壓側 ,互感器低壓側會出現零序電壓 ,發出"母線接地"信號。

2.3.2 當電壓互感器低壓熔絲熔斷時，電壓表現形式與高壓熔絲熔斷類似 ,但由于熔絲熔斷發生在低壓側 ,影響的將只是某一個繞組的電壓,不會出現零序電壓,因此不會發"母線接地"信號 。

此類異常可通過接地信號、母線電壓、負荷側電壓來判斷。如兩條并列運行的母線 ,只有一條發出接地信號,電壓異常,而另一條電壓正常,則可判斷為發 接地信號的母線壓變熔絲熔斷。對于35kV系統母線電壓異常,還可根據其負荷側的變電站或用戶電壓是否正常進行判斷 。

2.4 諧振過電壓

諧振引起的三相電壓不平衡有兩種:一種是基頻諧振,特征類似于單相接地；另一種是分頻諧振或高頻諧振。

當相電壓出現一相電壓低,但不為零,兩相電壓升高,超過線電壓,；或兩相電壓低但不為零,一相電壓高,可判斷為有基波諧振,產生諧振過電壓,電壓最低相為接地相。當是只帶電壓互感器的空載母線產生電壓互感器基波諧振時,需要立即投入一個備用設備,改變網絡參數,消除諧振。而當相電壓出現三相電壓依次輪流升高,并超過線電壓(不超過兩倍相電壓),三相電壓表指針在相同范圍內低頻擺動可判斷為有分頻諧振,產生諧振過電壓。由于分頻諧振多是由于發生單相接地激發,所以在排除基波諧振的可能后,調度員應按照常規原則進行線路的接地選 拉,找出接地或斷線的故障相,斷開故障線路。另外當相電壓特征是三相電壓同時升高,有的相超過線電壓,可判斷為高頻過電壓,但很少發生。

2.5 綜合故障和特殊故障

對于綜合故障,如同相不同饋線同時接地、異相不同饋線同時不完全接地等,處理方法會相對特殊。如同桿架設的雙回線路,上層一相斷線并接地,有可能碰下層線路。若是同相的,引起兩回路均接地,必須兩回路停電來消除。當同相接地的 2條線路不是同桿架設時,容易誤判為母線接地,特別是零序過流不動作時更是如此。若饋線能形成拉手,則將線路轉由其他母線供,看是否引起母線接地,以此來判斷該線路是否接地。若沒有拉手接線,則將母線上所有饋線拉開,進而判斷是否母線故障。若不是母線故障,再逐一試送以確定故障線路。另外當有一相高壓熔絲熔斷及一相接地同時出現,當熔斷相與接地相是同一相時,接地熔斷相升高或降低都有可能,其余兩相升高。當接地相與熔斷相是異相時,接地相為零,熔斷相可能升高,也可能降低。

此外對于一些特殊的情況也需要特別判斷,如電壓互感器三相或兩相熔絲熔斷和線路單相接地同時出現,由于三相電壓為零,無法判斷是否有接地,可先按熔絲熔斷進行檢查處理,若在開關室后聽到母線有電暈放電聲,則說明有接地故障,需先處理接地故障,再處理電壓互感器熔絲熔斷。對由于互感器接線錯誤、三相負載不對稱等原因造成的二次回路電壓異常,在變電站送電之前應做好電壓互感比角相差試驗及伏安特性試驗來防止此類情況發生。

結語

電壓異常是小電流接地系統經常遇到的問題,當電網電壓發生波動時,運行人員應根據電壓波動的規律綜合判斷故障類型。結合上述的情況分析，概括了日常工作中常用的判斷方法，通過歸納匯總，能夠更好的幫助調度、值班人員盡快確定故障性質，提高工作效率，確保電網更加平穩運行。

[1]李潤先.中壓電網系統接地實用技術.中國電力出版社,2002.

[2]曹梅月,要煥年.電力系統諧振接地.中國電力出版社,2000.