小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判斷與處理

中國石油大港油田電力公司 鄭雙建

1 引言

我國在接地處理時，運(yùn)用最多的是小電流的接地系統(tǒng)。主要是因為小電流接地系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)較多，當(dāng)使用小電流接地系統(tǒng)單相接地的時候有著非常高的供電可靠性[1]。但是小電流系統(tǒng)接地也會在一些特殊情況下發(fā)生故障，工作人員需要提前預(yù)防這種情況的發(fā)生，并且及時采取措施進(jìn)行處理。

2 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的特點(diǎn)

2.1 小電流接地系統(tǒng)單相不完全接地

小電流接地系統(tǒng)主要是采用了中性點(diǎn)不接地以及經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方法，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)單相不完全接地的時候，會發(fā)生嚴(yán)重的接地故障。因為小電流接地系統(tǒng)單相不完全接地，會導(dǎo)致單相只能通過高阻和電弧進(jìn)行接地。雖然這樣故障相最終也接地，但是會因為不正確接地方式，而使故障相電壓急速下降，相反非故障的一相電壓會急速升高[2]。這樣一來故障相電壓和非故障相電壓之間的電壓差會大于相電壓，不過電壓差并沒有大于線電壓，接地系統(tǒng)會因為電壓互感器開口三角處的電壓處于正定值，從而該接地系統(tǒng)仍然可以進(jìn)行使用，不過會發(fā)出接地信號。不完全接地向量如圖1所示。

圖1 不完全接地向量

2.2 小電流接地系統(tǒng)單相完全接地

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)單相完全接地的情況發(fā)生時，與單相不完全接地有不同之處。此時故障相的電壓會快速降低到零，與此同時非故障相的電壓直接升高導(dǎo)線電壓。故障相和非故障相之間的電壓差直接和線電壓大小一樣，導(dǎo)致電壓互感器開口三角處的電壓直接升高到100V 電壓，這個時候電壓繼電器還可以繼續(xù)工作，與單相不完全接地的情況一樣，會發(fā)出接地信號。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地的暫態(tài)電流分布如圖2所示。

圖2 小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地的暫態(tài)電流分布

2.3 小電流接地系統(tǒng)單相電壓互感器熔斷

在小電流接地系統(tǒng)中單相電壓互感器熔斷也會使接地系統(tǒng)發(fā)生故障。在電壓互感器高壓一側(cè)，如果一向出現(xiàn)故障，如斷線或者熔斷件被熔斷，這種情況下很有可能會導(dǎo)致在進(jìn)行二次回路的時候與另外兩相電壓表還有互感器線圈之間形成串聯(lián)回路[3]。由于這一貫電壓表在其他回路中形成了串聯(lián)回路，因此此時故障相的電壓比較小，故障相的指示也是不為零的，但是此時顯示的電壓并不是實際電壓。互感器開口三角處的電壓值大約是35V，繼續(xù)啟動繼發(fā)器會發(fā)出接地信號。

3 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障現(xiàn)象的判斷

3.1 接地現(xiàn)象

大多數(shù)接地系統(tǒng)都會設(shè)置警鈴以及一些光字牌，其目的就是為了當(dāng)發(fā)生接地故障的時候，能夠更加快速、直觀地發(fā)現(xiàn)故障。一般來說接地故障現(xiàn)象會分為三大類。

一是安裝的警鈴會進(jìn)行報警，能夠較好地引起工作人員都注意，這種情況還是十分直接地將故障進(jìn)行聲音反饋，也能極大減少維修所消耗的時間，屬于很直觀的一種情況。設(shè)置的“xx 千伏母線接地”的光字牌會受到感應(yīng)開始閃爍，有的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)也會使“消弧線圈動作”的光字牌開始閃爍，同時也是用視覺進(jìn)行傳達(dá)問題所在。

二是電壓表指示發(fā)生變化。電壓表三相各不相同，兩相電壓升高，接地相電壓降低。如果其他兩相升高至線電壓，接地相降低為零，此時是穩(wěn)定性接地。相反如果電壓表指針來回晃動，就是間歇性接地，這種就是在儀表盤上非常直觀地觀察到出現(xiàn)故障的情況，也是十分普遍的使用。

三是觀察電壓表指針，若電壓表指針打到頭，非故障相電壓過高，則是發(fā)生弧光接地產(chǎn)生了電壓，這種情況下也很有可能會燒壞電壓互感器。相對于前兩種，最后這一種也是很直觀地反饋了接地故障的情況。

3.2 接地判斷

一是完全接地。接地判斷主要是通過電壓大小來判斷的。如果其中一相電壓迅速降為零，另外一相電壓快速升高至線電壓，并且伴隨著電壓互感器開口三角處出現(xiàn)100V 電壓，這樣的現(xiàn)象就則是完全接地。若此時繼續(xù)啟動繼發(fā)器，會發(fā)出接地信號。

二是不完全接地[4]。若電壓互感器開口三角處的電壓處于整定值狀態(tài)，并且繼續(xù)啟動電壓繼電器，會發(fā)出接地信號，那就是不完全接地。這種情況下就是因為其中一相不完全接地，但是會通過其他介質(zhì)接地，如電弧或者高阻接地，而且中性點(diǎn)電位還會發(fā)生偏移。主要的特征就是故障相的電壓會急速下降到零以上，非故障相的電壓會上升，兩相之間的電壓差會比較大，一般是大于相電壓，小于線電壓。

三是電弧接地。與不完全接地有相似之處是一貫完全接地，此時電壓值下降，但不為零，另一項非故障相電壓上升，但是不同之處是，非故障相電壓直接上升至線電壓。故障相和非故障相之間的電壓差大于線電壓，因此電壓互感器開口三角處的電壓達(dá)到了100V，繼續(xù)啟動電壓繼電器仍然會發(fā)出接地信號。

4 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的處理

4.1 常規(guī)接地處理

一般情況下電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障的時候，就會在第一時間里發(fā)出警報聲，當(dāng)警報聲響起的時候，工作人員就能夠第一時間趕到現(xiàn)場進(jìn)行查看，以防止電力系統(tǒng)的相關(guān)事故的發(fā)生。但是在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)問題的情況在所難免，所以也需要一定科學(xué)合理的處理辦法。常規(guī)的處理方法一般會分成四個步驟。

一是工作人員先記錄好發(fā)生故障的時間，然后復(fù)歸音響，再開始對表計進(jìn)行查看，對這些資料進(jìn)行整合后上交到電力調(diào)度員以及值班干部處，這有助于整個事故進(jìn)行記錄。二是電力調(diào)度員與值班干部對電氣設(shè)備逐一檢查，詳細(xì)排除故障，在這項工作中，一定要注意對于細(xì)節(jié)的檢查和測試。三是聯(lián)系上級變電所將電網(wǎng)分割開，這樣更有利于故障的修復(fù)。四是對出現(xiàn)故障線路進(jìn)行修復(fù)措施，線路的基本問題一定是要及時出來的，以免后期再出現(xiàn)簡單問題。這三類方法就是在正常的電力系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下進(jìn)行及時反饋的最常用方式，針對系統(tǒng)故障可以很直接有效地進(jìn)行反饋，減少了查找時間。

4.2 非常規(guī)接地處理

一是采用保護(hù)跳閘、重合送出方式。部分接地故障不好找尋，運(yùn)用常規(guī)接地方法就會處理不到位。但是可以采用保護(hù)跳閘、重合送出的方式進(jìn)行查找，反復(fù)操作如果發(fā)現(xiàn)拉下線路斷路器立刻接地消失，就可以找到故障點(diǎn)。立刻由調(diào)度員進(jìn)行審核處理，在得到合理的解決方案之后再進(jìn)行規(guī)范的操作。

二是對設(shè)備進(jìn)行針對查找。如果對所有線路都逐一排查，但仍然沒有發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，而且接地現(xiàn)象并沒有消失，那就可以對設(shè)備進(jìn)行查看。主要的查找設(shè)備是與兩條線路相連接的設(shè)備，工作人員可以對兩條線路分別進(jìn)行測試，若全部測試之后，仍然沒有找到故障點(diǎn)，就要對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢測了。這也是一個運(yùn)用十分普遍的方法，直接有效地找到問題所在，然后再跟進(jìn)解決，可以給整個查找維修帶來更加便捷的效果。

5 處理小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的注意事項

5.1 安全方面

在小電流接地系統(tǒng)單相接地估產(chǎn)出現(xiàn)的情況下，一定要運(yùn)用好合理的解決方案來進(jìn)行解決，確保整個處理過程中是安全有效的，任何時候都要將人身安全放在第一位。在處理電力系統(tǒng)方面的問題的時候，首先要考慮的就是工作人員的生命安全，由于工作的特殊性，在這個工作環(huán)境下會面臨更多的風(fēng)險，也就是說，高強(qiáng)度的電壓足以能夠使一個成年人短時間內(nèi)死亡這種說法絕對是真實的，所以在這種危險情況下，一定要保護(hù)好人身安全，這也是為了整個系統(tǒng)的安全進(jìn)行領(lǐng)域排除風(fēng)險，當(dāng)在對接地故障進(jìn)行處理的時候，要保證工作人員的生命安全為首要。

在處理相關(guān)問題時可以選擇一定的科學(xué)設(shè)備或者安全保障手段。例如，為工作人員配置非導(dǎo)電防護(hù)服、手套以及專業(yè)工具。但僅為工人配備相應(yīng)的設(shè)備還略顯不足，在工人的操作技術(shù)上也要提升培訓(xùn)，對工作人員的操作步驟也要進(jìn)行嚴(yán)格要求，并做好相關(guān)的考核，考核不合格的情況就要進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，直至再次考核通過才能繼續(xù)工作。與此同時，在處理強(qiáng)電流故障時，工作人員一定要與故障點(diǎn)相隔8m 以上，以保證個人生命安全。

5.2 查找方面

當(dāng)接地故障出現(xiàn)最重要的就是找到問題所在，由于接地故障發(fā)生的情況較多，在查找故障方面也是比較麻煩的，所以對于工作人員查找故障方面也有著嚴(yán)格的要求，這里也是跟工人所接受的安全教育一樣，要做好故障排除培訓(xùn)，對于相應(yīng)的技術(shù)崗位，一定要加大培訓(xùn)的力度，重點(diǎn)是那種故障頻發(fā)的方面。多數(shù)查找故障都會對區(qū)域進(jìn)行停電處理，然后再對線路、設(shè)備進(jìn)行逐一排查。但是停電的影響比較大，因此這樣就要求工作人員在減小停電的范圍的同時加大對線路的排查，以最快的速度找出故障點(diǎn)[5]。

6 結(jié)語

在實際處理小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的判斷與處理的過程中，不僅需要嚴(yán)格要求工作人員熟悉相關(guān)的規(guī)程，并按照規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行操作，還需要相關(guān)工作人員去了解不同設(shè)備的狀況，去不斷在實踐中找到問題與累積經(jīng)驗，同時培養(yǎng)一定的維修能力，及時修繕設(shè)備的缺陷，同時還要注意保持整個設(shè)備的清潔程度，為整個設(shè)備創(chuàng)造一個良好的絕緣環(huán)境，這樣才能更好地正常運(yùn)用設(shè)備。在實際的操作過程中，需要不斷提高線路檢修人員的技術(shù)水平，減少故障的維修時間，減少故障帶來的安全隱患，消除接地故障對電網(wǎng)的影響，保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。