小電流接地系統單相接地故障處理

楊連艷，崔春全 ，馮 麗

（1. 中國寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006； 2. 中國石油遼陽石化公司動力廠，遼寧 遼陽 111003；3. 中國石油遼陽石化公司研究院，遼寧 遼陽 111003）

小電流接地系統是指中性點不接地系統、高阻接地或經消弧線圈接地的系統。在小電流接地系統中，當發生單相接地時，由于線電壓相量不變，并且供電系統又是按線電壓絕緣保護設計的，所以允許不切除故障而短時間運行。小電流接地系統優點在于，在大多數發生單相接地能夠自動熄弧后，系統絕緣能自動恢復，故障自動解除，提高了供電可靠性。但是發生弧光式接地，可能使供電系統產生諧振，致使供電網絡崩潰；發生金屬性接地，可導致系統中另兩相絕緣薄弱點對地擊穿，進而發生短路故障。單相接地故障占電氣系統故障達50%以上，因此發生系統接地后應及時判斷并盡快切除故障點，以保證系統安全平穩運行。

1 系統發生單相接地現象及判斷

1.1 單相接地故障的現象

（1）中央音響信號屏（微機自動化后臺系統）：預告警鈴報警，“××系統母線接地”光字牌亮，后臺音響報警，故障菜單彈出“××系統母線接地”信息，系統主回路中有自動消弧裝置，消弧裝置啟動，并報警，中性點經消弧線圈接地系統中，伴有“消弧線圈動作”光字牌亮。

（2）絕緣監察相電壓表指示情況：一相降低（為接地相），其它兩相升高。故障相降低，低于相電壓，不為零，另兩相高于相電壓，三相表不擺動，為不完全接地，即高阻接地；三相電壓表不停擺動，為弧光式接地；故障相電壓為零，另兩相達到線電壓，為金屬性接地，俗稱“死接地”[1]。

（3）絕緣監察電壓3U0：電壓表指示超過15 V（3U0整定動作值），金屬性接地最高達到100 V，系統消諧器啟動，帶有消諧燈泡會點亮，電壓越高越亮[2]。

（4）故障系統線電壓：線電壓不變。

（5）中性點經高阻接地及中性點經消弧線圈接地的系統，在中性點經高阻接地系統中，裝設在線接地監測裝置接地相電阻較小，并發出報警；在中性點經消弧線圈接地中，裝設中性點移位電壓表時，當不完全接地時小于相電壓，當發生金屬接地時指示為相電壓，經消弧線圈電容電流表有一定指示，消弧線圈裝置發出接地報警。

（6）接地消弧保護裝置系統：判斷并將接地故障產生電弧通過自動合單相開關與接地網重復接地裝置，轉移接地故障點接地電容電流，使故障點電弧維持不了而熄滅。消弧保護裝置發出接地報警，“弧光接地”與“金屬接地”故障燈點亮，并不能復位。

（7）單臺供配柜：接地保護裝置保護動作，或接地選線裝置動作，故障定位某供配電回路，故障不能復位，初步判斷為該系統接地。

1.2 “虛幻接地”的判斷及處理

（1）系統母線 PT一次熔斷器熔斷（斷線）：此時3U0會出現35V左右電壓，發出接地報警信號。但系統相電壓指示一相降低，另兩相電壓不變，線電壓涉及故障相會降低，非故障兩相線電壓正常，如系統為雙PT系統，另一PT相線電壓指示均正常，按規程停母線PT檢查處理，注意電壓保護的投退。

（2）空載母線中性點偏移：一般情況在變壓器對空載母線充電時發生，由于電容不平衡使中性點位移，電壓互感器3U0出口電壓達到動作值，發出接地報警信號，檢查母線無異常，選出一條線路故障現象會自動解除。

（3）串聯諧振：系統中存在容性和感性負載，特別是帶有鐵磁電感元件，在參數組合不匹配條件下引起鐵磁諧振，使系統中性點偏移，發出接地報警信號。可通過調整系統運行參數（對雙回線用戶不間斷供電轉移負荷）或臨時增減負荷來解除（投退廠用變方式），操作時應注意系統保護方式投退。

（4）消弧線圈補償不當：由于系統中三相運行參數不對稱，多發生在消弧線圈調整時，匯報調度，應先恢復原調整方式，平衡大系統，重新調整消弧線圈分接開關檔位。

1.3 接地的判斷

當電力系統發生1.1現象時，并排除1.2“虛幻接地”，我們就判斷為系統發生單相接地故障。

2 單相接地故障處理

2.1 單相接地處理總體程序

（1）系統發生單相接地后，值班人員首先復位報警音響，判斷接地系統，接地方式，接地相別，如故障系統已有線路開關柜接地保護動作，進行確認，故障線路保護動作能否復位，迅速向上級系統或調度匯報，并做好記錄。

（2）檢查消弧線圈及中性點經高阻接地系統，動作情況，注意監視系統電壓變化情況，如系統接地已解除，及時匯報。

（3）檢查接地消弧保護裝置系統是否啟動，如啟動，表明故障相發生弧光接地，系統接地相電壓指示為“零”。復位故障能否退出消弧保護，如能退出，檢查系統接地故障是否解除，如不能退出，應定期及在分斷可疑故障后復位。沒有啟動，應注意接地故障期間自動啟動后的相應處理。

（4）檢查本站（所）內故障系統外觀檢查有無異常，重點檢查各設備瓷質部分有無損傷，有無放電及閃絡現象，檢查設備上有無異物，有無外力破損現象，線路及引線有無斷線脫落，檢查互感器、避雷器是否擊穿損壞。

（5）若有人員匯報某線路、下級變配電所及負荷等有故障跡象，則應試拉該線路負荷。

（6）在發生接地瞬間本系統有否啟動設備，初送線路負荷。

（7）按本站操作規程及事故處理規程要求對接地故障進行相應操作處理，并做好系統上下級變配電站值班人員及調度的聯系。

2.2 單相接地故障切除方法

2.2.1 人工查找方法-依次拉電

若外觀檢查無問題，則請示調度，根據調度指令拉電總體原則是：先拉合容易發生故障的線路，易受環境影響線路及新投入運行的線路負荷，其次斷電次序為空載線路；純架空線路；電纜、架空混合線路；純電纜線路。

如配出用戶無明顯故障，依調度令對配出負荷逐一進行拉電查找，為確保減少對用戶影響，本著先對下級互為備用雙電源轉移負荷方法查找，后單一回路停電查找的方式進行。對于下級雙電源供電變電所，在進行不間斷供電，下級變電所停進線時，當系統解列后，若接地信號轉移到另一系統，則可判定此線路變電所負荷發生接地故障；若下一級變電所切開此線路進線開關后，系統解列后，故障系統接地仍沒消失，而在本站分開下級變電所該線路開關時，故障系統接地消失，則可判定此線路發生接地故障；如此操作后，接地還沒變化，說明該下級雙電源變電所無接地故障；依此方法直至查找出雙電源供電故障配出線路，環網線路故障查找方式同雙回線類似，環網干線開關數量決定操作次數，處理方法為所有干線系統1/2開關數量處解列，大系統解列，分兩系統查找，逐步縮小故障范圍，依次拉電定位故障點。如故障仍沒有恢復，對單一回路拉電查找。

如果配出負荷無接地故障，經以上拉電操作定位于本站（所）母線接地，對于雙回線用戶轉移負荷，本站有備用母線，可將系統單一供電負荷轉移至備用母線，停故障母線檢查測試母線，進行故障查找。無備用母線，可停單一供電負荷對故障母線檢測，查找故障點。

2.2.2 利用接地選線裝置

在6～66 kV系統中，大多安裝小電流接地選線裝置，根據接地故障時產生的零序電壓和零序電流進行綜合判斷，采用比較法選出接地的線路或母線，通過通訊方式或繼電器輸出方式，向監控計算主機報告，值班人員通過選線裝置自動定位故障線路及母線，進行相應的停電處理，但是從實際運行來看，準確性受到供電系統運行方式變化、元件配合、線路長短、過渡電阻和測量誤差等因素影響[3]。小電流接地選線裝置多基于故障信號的穩態分量，以此方式選線平均正確率僅為20%～30%，經常誤判，使用效果不理想。

2.2.3 利用饋線自動化方式查找

饋線自動化方式查找是對饋出線路進行數據采集和監控，接地故障時及時準確定位故障區段，自動或人為配合，迅速隔離接地故障區段并恢復全區段正常供電方式，減少人工查找的困難及危險，提高故障處理速度，降低故障導致電氣事故幾率。它的實現共有兩種，基于重合器的饋線自動化系統和基于饋線終端設備（RTU）的自動化系統，在國外大量使用，由于網絡龐大，實現起來比較復雜，投入資金多，推廣性差。特別是對老變配電站實現該功能改造難度大，難以實現。

2.2.4 改變中性點接地方式查找

改變小電流接地方式進行接地故障點確認，主要應用在系統為中性點不接地系統中，系統發生單相接地故障，通過啟動裝置啟動中性點高阻接地系統，可以使系統改變為高阻接地方式，如此通過增加單相接地故障電流，使接地選線保護動作，選中接地線路，進行處理。接地故障時改為高阻接地方式，對于防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓有一定優越性，對于保證人身安全方面較好，對于易燃易爆負荷的工業電網有益。

3 接地檢查及操作切除故障點應注意的問題

（1）進行接地故障處理時，進入室內設備4 m以內，室外設備8 m以內，必須穿絕緣靴，接觸設備外殼和架構時，應戴絕緣手套，以保證值班人員人身安全[4]。

（2）操作時盡量不要打開設備安全防護裝置等，如必須打開防護門及防護板，應征得調度及變電所技術管理人員同意，同時應做好操作人員的自身防護，戴好護目鏡。

（3）消弧線圈出現故障應投入備用變，故障變壓器停運后，拉開消弧線圈刀閘。嚴禁接地故障未解除時，拉開或合上投入運行變壓器的消弧線圈刀閘。

（4）系統帶接地故障運行不得超過2 h。

（5）進行大系統拉電查找接地故障點時，應本著從變電站（系統主變壓器）至配出負荷級變電所，最后至用電負荷的順序進行，逐步縮小故障范圍，以減少操作量，降低對下級負荷影響。

（6）系統接地中PT一次熔斷器易發生熔斷故障，否則不得操作、停運PT。

（7）系統中配有消弧保護裝置，對小電流接地選線裝置有影響，已啟動消弧保護，拉電后必須進行及時復位，否則不能確認真正接地故障點。

（8）將母線分段運行，變壓器并列及解列運行，應注意各部位功率平衡、保護配合、電能質量及消弧線圈補償等情況。

（9）電氣操作嚴格執行變電所的《變電所運行維護及事故處理規程》。

4 結 語

經過上述分析可以看出，當小電流系統發生接地故障時，運行人員通過絕緣監查裝置、接地選檢裝置、接地保護裝置啟動，儀表指示情況，就能分析判斷出接故障性質，排除“虛幻接地”，并進行接地故障相應處理，避免故障處理中大面停電對用戶影響，確保電網安全平穩運行。同時值班人員，特別是運行管理人員應熟悉相關的運行規程及電氣安全作業規程，了解設備、供配電系統運行情況，繼電保護配合情況，提高分析判斷能力，這樣在出現接地故障時，才能有條不紊、沉著冷靜地進行故障處理，避免事故擴大，或發生人身傷害事故。

同時，還要從變配電系統設計上考慮，提高設備絕緣水平，提高設備運行的可靠性，選用先進的接地選檢裝置，提高選線正確率，快速故障定位，減少人工查找對供電系統影響及人身安全威脅。還要提高電氣檢修維護人員的技術水平，改善設備運行條件，加強設備、配電線路檢修維護管理，從而提高電網安全、經濟及穩定運行。

［1］劉介才.供電工程師技術手冊[M] .北京:機械工業出版社,1997：774-777.

［2］朱聲石.高壓電網繼電保護原理與技術[M].北京:中國電力出版社,1995：248-253.

［3］呂軍，陳維江，齊波.10 kV配電網經高阻接地方式下過電壓及接地故障選線[J].高電壓技術，2009,35（11）：2728-2734.

［4］DL 408-91 電業安全工作規程[R].1991：4-5.