小電流接地系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)的中性點(diǎn)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(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)。我國 3～66 kV電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式,即小電流接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),不會破壞系統(tǒng)電壓的對稱性,并且故障電流值較小,不影響對用戶的連續(xù)供電,系統(tǒng)可連續(xù)運(yùn)行 1～2 h，但伴隨中低壓電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大,架空導(dǎo)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(dāng)發(fā)生單相接地時(shí),接地電弧不能自動熄滅而產(chǎn)生電弧過電壓,一般為3～5倍相電壓甚至更高,致使電網(wǎng)中絕緣薄弱的地方放電擊穿,最終發(fā)展為相間短路造成設(shè)備損壞和停電事故。

2 系統(tǒng)出現(xiàn)電壓異常原因及判斷處理

2.1 電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)異常

運(yùn)行參數(shù)異常主要有兩種情況：一種是合空母線時(shí)產(chǎn)生的諧振 ,此類諧振嚴(yán)重的情況甚至?xí)?dǎo)致壓變因過電壓而爆炸，為避免這類情況的發(fā)生，一般可在合空載母線前先將母線壓變轉(zhuǎn)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(tǒng)的不平衡電壓過大產(chǎn)生了虛擬接地現(xiàn)象,此時(shí)只要任意將一條饋線拉閘,電壓異常即可消失。

2.2 系統(tǒng)設(shè)備故障

2.2.1 接地故障

小電流接地系統(tǒng)單相接地是配電系統(tǒng)最常見的故障,多發(fā)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(tǒng)單相接地故障分為金屬性接地和非金屬性接地兩類。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生金屬性接地時(shí),系統(tǒng)中性點(diǎn)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(fā)"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(dǎo)致金屬性接地的發(fā)生。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生非金屬性接地時(shí),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(fā)"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(xì)分析可發(fā)現(xiàn),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(shí)不會出現(xiàn)的。

當(dāng)判斷為發(fā)生單相接地故障后,當(dāng)值調(diào)度員應(yīng)通知值班人員詳細(xì)檢查所內(nèi)電氣設(shè)備有無明顯的故障跡象。如果不能找出故障點(diǎn),再通過將母線分段運(yùn)行、拉線路轉(zhuǎn)變運(yùn)方等方法查找故障點(diǎn)。

35 kV系統(tǒng)饋線接地的判斷和處理,可以根據(jù)其對應(yīng)負(fù)荷側(cè)變電站的電壓直接確定出故障線路。對10 kV系統(tǒng)而言,可先拉開母聯(lián)開關(guān) ,判斷出接地故障出現(xiàn)在哪一段母線。然后采用"試?yán)?查接地。對于饋線接地故障點(diǎn)的查找 ,一般采用逐漸逼近法,由負(fù)荷側(cè)向電源側(cè)逐一試?yán)?,確定故障線段，也可以結(jié)合環(huán)網(wǎng)柜，通過故障電流指示燈來幫助查找故障點(diǎn)。

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(shí),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(shí)發(fā)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(shí),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(shí)發(fā)出接地信號,當(dāng)兩相斷線較長時(shí),中性點(diǎn)電壓也會使交流監(jiān)視裝置發(fā)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(dāng)電壓互感器高壓熔絲熔斷時(shí),受負(fù)載影響,熔斷相電壓降低,但不為零。此時(shí),其他兩相電壓應(yīng)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(yīng)保持為正常相電壓或稍低 ,由于斷相出現(xiàn)在互感器高壓側(cè) ,互感器低壓側(cè)會出現(xiàn)零序電壓 ,發(fā)出"母線接地"信號。

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

此類異?？赏ㄟ^接地信號、母線電壓、負(fù)荷側(cè)電壓來判斷。如兩條并列運(yùn)行的母線 ,只有一條發(fā)出接地信號,電壓異常,而另一條電壓正常,則可判斷為發(fā) 接地信號的母線壓變?nèi)劢z熔斷。對于35kV系統(tǒng)母線電壓異常,還可根據(jù)其負(fù)荷側(cè)的變電站或用戶電壓是否正常進(jìn)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(dāng)相電壓出現(xiàn)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(chǎn)生諧振過電壓,電壓最低相為接地相。當(dāng)是只帶電壓互感器的空載母線產(chǎn)生電壓互感器基波諧振時(shí),需要立即投入一個備用設(shè)備,改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù),消除諧振。而當(dāng)相電壓出現(xiàn)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(nèi)低頻擺動可判斷為有分頻諧振,產(chǎn)生諧振過電壓。由于分頻諧振多是由于發(fā)生單相接地激發(fā),所以在排除基波諧振的可能后,調(diào)度員應(yīng)按照常規(guī)原則進(jìn)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(dāng)相電壓特征是三相電壓同時(shí)升高,有的相超過線電壓,可判斷為高頻過電壓,但很少發(fā)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(shí)接地、異相不同饋線同時(shí)不完全接地等,處理方法會相對特殊。如同桿架設(shè)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(dāng)同相接地的 2條線路不是同桿架設(shè)時(shí),容易誤判為母線接地,特別是零序過流不動作時(shí)更是如此。若饋線能形成拉手,則將線路轉(zhuǎn)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(jìn)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(dāng)有一相高壓熔絲熔斷及一相接地同時(shí)出現(xiàn),當(dāng)熔斷相與接地相是同一相時(shí),接地熔斷相升高或降低都有可能,其余兩相升高。當(dāng)接地相與熔斷相是異相時(shí),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(shí)出現(xiàn),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(jìn)行檢查處理,若在開關(guān)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(fù)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(yīng)做好電壓互感比角相差試驗(yàn)及伏安特性試驗(yàn)來防止此類情況發(fā)生。

結(jié)語

電壓異常是小電流接地系統(tǒng)經(jīng)常遇到的問題,當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時(shí),運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)電壓波動的規(guī)律綜合判斷故障類型。結(jié)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(diào)度、值班人員盡快確定故障性質(zhì)，提高工作效率，確保電網(wǎng)更加平穩(wěn)運(yùn)行。

[1]李潤先.中壓電網(wǎng)系統(tǒng)接地實(shí)用技術(shù).中國電力出版社,2002.

[2]曹梅月,要煥年.電力系統(tǒng)諧振接地.中國電力出版社,2000.