淺談供電系統單相接地故障研究

金鵬

摘 要：該文對高壓供電、單相接地故障進行了理論分析，以及對該故障的危害、真假接地的判斷、故障處理和查找接地故障時注意事項進行了全面的論述，具有一定借鑒意義。

關鍵詞：小電流接地；選線分析；可靠性

故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，且系統絕緣又是按線電壓設計的，所以系統允許短時運行而不切斷故障設備，提高了供電可靠性，這也是小電流接地系統的最大優點。但是，若發生單相接地故障后電網長時間運行，特別是發生間歇性電弧接地時，接地相對地電壓可能升高到幾倍相電壓，會嚴重影響危及供電系統電氣設備和線路的安全可靠運行，甚至發展成短路、火災爆炸、系統斷電等惡性電氣事故。

小電流接地系統是指中性點不接地或經消弧線圈的系統，在配電系統和礦山供電系統中普遍采用。這種接地系統的優點是當發生單相接地故障時不形成短路回路，故障電流非常小，不需要保護裝置立即動作。由于線路的絕大部分故障為單相接地故障，而且很多是瞬時性的，所以，小電流接地系統可以極大地提高供電的可靠性。但小電流接地系統發生單相接地故障時，容易引起過電壓，系統絕緣受到威脅，容易擴大為相間短路。因此，應盡快找到故障線路，盡快排除故障。傳統的方法是采用逐條線路拉閘的方法判斷故障線路，當故障線路被拉斷時，接地故障指示將消失。

1 接地故障的判斷

1.1 電壓互感器一相高壓保險熔斷，報出接地信號。區分依據：接地故障時，故障相對地電壓降低，非故障相對地電壓升高，線電壓不變，而電壓互感器一相高壓保險熔斷時，對地電壓一相降低，另兩相電壓不變，線電壓指示則會降低。

1.2 用變壓器對空載母線合閘充電時，斷路器三相合閘不同期，三相對地電容不平衡，使中性點發生位移，三相電壓不對稱，報出接地信號。

區分依據：這種情況在操作時發生，只要檢查母線及連接設備無異常，即可判定。投入一條線路或投入一臺所用變，接地信號即可消失。

1.3 系統中三相參數不對稱，消弧線圈的補償度調整不當，在倒運行方式操作時，報出接地信號。

區分依據：這種情況多發生在系統中有倒運行方式操作時。經匯報調度，在相互取得聯系時，可以了解到。可先恢復原運行方式，將消弧線圈停電調整分接頭，然后投入，再進行倒運行方式操作。

1.4 在合空載母線時，可能發生鐵磁諧振過電壓，報出接地信號。區分依據：電壓表有一相、兩相、三相指示會超過線電壓或以低頻擺動，表針會打到頭。可分為基波諧振、高頻諧振、分頻諧振三種。

2 單相接地故障處理方法

根據接地故障的判斷所述依據，首先判明故障性質和相別，待確定為接地故障后，采取措施，進行查找處理。

2.1 分網運行縮小范圍。分網運行包括系統分網運行和變電站內分網運行，系統的分網應在調度統一指揮下進行，并考慮各部分之間功率平衡、繼電保護的相互配合、消弧線圈的補償度是否適當。對于變電站，分網就是將母線分段運行，縮小范圍，找出仍有接地信號的一段母線。

2.2 檢查站內設備。確定故障范圍后，應對故障范圍以內的站內一次設備進行全面的外部巡視檢查。主要檢查設備瓷質部分有無損壞、放電閃絡，設備上有無落物、小動物及外力破壞現象，各引線有無斷線接地，檢查互感器、避雷器、電纜頭等有無擊穿損壞等。

2.3 檢查站內設備故障處理。故障點可以用斷路器隔離。檢查發現電流互感器、出線穿墻套管、出線避雷器、電纜頭、耦合電容器、線路側隔離開關等斷路器外側的設備有故障。應匯報調度，轉移負荷后，斷開斷路器隔離故障。拉開故障設備的兩側隔離開關，匯報上級有關領導，做好安全措施，等待修試人員檢修故障設備。

2.4 檢查站內設備未發現異常。匯報調度，利用瞬停的方法查出故障線路，確定帶接地故障的線路。

以上是對有人值班變電站發生小電流接地系統單相接地故障的處理。

3 查找處理過程中的特殊情況

遇有其它斷路器跳閘可強送一次。

消弧線圈有故障，應先投入備用變壓器，將變壓器停運后，拉開消弧線圈隔離開關（將變壓器重新投入運行），或先切除故障線路，再拉開消弧線圈隔離開關。嚴禁在有接地故障時，拉合消弧線圈隔離開關。

當某一出線跳閘，同時出現接地信號，一般是由于兩條出線不同相接地，但只有一回出線斷路器跳閘，而另一回出線仍然接地的緣故。此時，發生故障線路不再強送，按照接地選線序位表，尋找接地線路。

系統發生接地故障時，同時有兩條出線斷路器跳閘，跳閘后，接地現象消失，一般判斷為兩條出線異相接地短路，應輪流強送斷路器，鑒別永久性接地點，將非接地線路投入運行。如果兩點永久性接地，可強送較重要的線路。如兩條線路都很重要，可倒至不同母線上，將母線分段運行。

4 典型選線方法分析

由于測量有誤差，加上故障接地電阻變化范圍很大，用設整定值的辦法實際上根本不能正確選線，必須采用相對浮動的軟判據。群體比幅比相選線方法就是采取了這樣一種思想。原理如下：（1）監視PT二次開口零序電壓，當電壓超過30V時啟動算法。（2）對各路零序電流進行離散傅立葉變換，針對中性點是否接有消弧線圈分別選出基波或5次諧波幅值最大的前3條線路。這是一個比幅的過程。（3）對選出的3條幅值最大線路零序電流進行比相，若某電流與其它兩電流反相，則判該電流對應線路為故障線路；若3者均同相，則判為母線故障。

5 能量法選線判據

據統計表明，電網的絕大多數單相接地故障發生在相電壓接近峰值的瞬間。由于系統原來對地平均電壓為0，即線路對地電容充電電荷平均值為0，處于零初始狀態。等值故障電源投入后，要發生零序回路電容的充電過程。充電過程中伴隨著暫態能量由故障點經故障線路向正常線路傳遞，這部分能量是由等值電源發出，用來在線路對地電容中建立電場能量。所以在故障線路斷面上流過的暫態能量大于在正常線路斷面上流過的暫態能量，而且流向相反。所以，將各條線路流過的暫態能量確定下來，并比較大小和方向，可構成選線判據。對消弧線圈接地系統，暫態過程中電感需要激磁能量，也是由零序分量提供，所以消弧線圈不但沒有破壞判據條件，而且還使特征更加明顯。

6 四點注意事項

一是有重合閘裝置的斷路器，拉路尋找時，應利用重合閘裝置進行選線。二是有人值班變電站和無人值班變電站，在拉路選線時，均應至少兩人進行操作。三是系統接地時，檢查站內設備，應穿絕緣靴，接觸設備外殼、構架及操作，應戴絕緣手套。四是發現明顯接地時，室內不得接近故障點4m以內，室外不得接近故障點8m以內。

參考文獻

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