電力系統(tǒng)大電流接地故障分析之舉措

華薛超

【摘要】改革開放后，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國家電網(wǎng)架構(gòu)也在逐年擴(kuò)容，也在逐漸向更高電壓等級發(fā)展。從500kV到1000kV，在這短短幾十年，國家電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，高電壓等級電網(wǎng)的建設(shè)不僅豐富了國家電壓等級，還為實(shí)現(xiàn)南北、火電與水電資源的共享打通了輸送通道。那么，隨之而來的將是針對高電壓等級電網(wǎng)安全問題。

【關(guān)鍵詞】大電流;接地故障;短路;短暫性;永久性

目前，高電壓等級電網(wǎng)一般都采用中性點(diǎn)大電流直接接地運(yùn)行方式。本文就針對電力系統(tǒng)中大電流接地故障進(jìn)行分析和探討，并通過一些改進(jìn)措施來改善故障的出現(xiàn)和預(yù)防。

1、大電流接地系統(tǒng)概念

在我國，均把超過110kV及以上的電力系統(tǒng)稱為大電流系統(tǒng)。而大電流接地系統(tǒng)均采用中性點(diǎn)直接接地方式。由于，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)在發(fā)生單相故障時，產(chǎn)生的短路電流很大，所以稱之為大電流接系統(tǒng)。而產(chǎn)生單相故障的主要有以下這些方面，分別是雷電擊打、導(dǎo)線斷落發(fā)生接地、導(dǎo)線段落對樹枝放電產(chǎn)生的原因等等。這樣的故障就分為短暫性和永久性故障兩種。在線路上一般都配有自動重合閘裝置，如果發(fā)生故障時，重合閘運(yùn)行成功則是短暫性故障，如果跳閘3次之后不再重合，那將發(fā)生了永久性故障的問題了。

2、110kV及以上電網(wǎng)采用大電流接地的原因

不僅是110kV電壓等級電網(wǎng)是大電流接地系統(tǒng)，從110kV上的三相交流電網(wǎng)中的中性點(diǎn)大部分都采用大電流接地系統(tǒng)。這是因?yàn)椋焊唠妷狠旊娋€路的路徑都較長，當(dāng)線路中間發(fā)生接地故障時，如果不是大電流接地系統(tǒng)，故障點(diǎn)只能流過線路的容性電流，而流過的容性電流由于存在沿途大地回路的阻抗將降低很多，使得端頭的保護(hù)靈敏度很低，不能立即跳閘斷開故障。而采用大電流接地系統(tǒng)后，一旦發(fā)生單相接地故障，就是有一相電壓加在故障點(diǎn)與電源中心點(diǎn)之間，短路電流將增加很多倍，使得端頭的保護(hù)能夠很容易判斷事故而跳閘斷開故障點(diǎn)。

3、大電流接地對電氣設(shè)備的作用

電氣設(shè)備接地能夠防止設(shè)備遭到電擊破壞，并且大電流接地的作用還可以防止設(shè)備和線路遭到損壞、防止靜電損害并且保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。大電流接地對電氣設(shè)備的作用：

3.1 防止電擊。任何物體對電壓的承受能力都與所處的環(huán)境有關(guān)系，所處環(huán)境越為潮濕，那么本身受阻能力減小，這樣就能受到雷電擊打，同理，電氣設(shè)備也是一樣，在處于潮濕的環(huán)境下，電氣設(shè)備受到雷電的擊打也就越嚴(yán)重。所以說只有當(dāng)電氣設(shè)備處于大電流接地的情況下才能有效的避免電擊情況。這是由于接地電阻的存在，電氣設(shè)備對地電位總是存在的，電氣設(shè)備的接地電阻越大，發(fā)生故障時，電氣設(shè)備的對地電位也越大，人和設(shè)備觸及的危險性相對來說也很高。

3.2 確保電力系統(tǒng)的運(yùn)作狀態(tài)。一般情況下，在大于110kV的電氣設(shè)備的電力系統(tǒng)中采用

的是中性點(diǎn)直接接地方式，也就是大電流接地模式。這種接地方式對電阻的要求很小，需要有一個接地網(wǎng)來保證電阻小而且可靠運(yùn)行，這些都是大型的變電站中電氣設(shè)備所需要的條件。在發(fā)生單相接地故障時，由于中性點(diǎn)直接接地，與短路點(diǎn)通過大地直接形成回路，短路點(diǎn)電壓為零，電流很大，對其他兩相線路影響很小，有利用高電壓等級設(shè)備的絕緣水平。高電壓等級電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式，對電氣設(shè)備制造絕緣水平的要求降低，有利于電氣設(shè)備制造工藝發(fā)展。一旦發(fā)生短路，由于另外兩相電壓與線路額定電壓接近，這樣接于這兩相的電氣設(shè)備就不會被損壞，此處還可防止系統(tǒng)震蕩，電氣設(shè)備和線路只要按相電壓考慮其絕緣水平即可。

3.3 大電流接地故障對電氣設(shè)備的影響。電氣設(shè)備發(fā)生安全隱患大部分都是由于接地故障所引起的。因?yàn)榇箅娏鹘拥仉娀⌒怨收习l(fā)生的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于導(dǎo)體之間由于短路發(fā)生的火災(zāi)現(xiàn)象。一旦發(fā)生單相或者相間短路，流過故障相的短路電流將會是幾倍甚至幾十倍的額定電流，這對處于該網(wǎng)絡(luò)中的電氣設(shè)備絕緣水平是一個嚴(yán)重的考驗(yàn)。一旦電氣設(shè)備經(jīng)受不住短路電流的沖擊，那么將會造成電氣設(shè)備過熱、損壞，甚至發(fā)生電氣設(shè)備火災(zāi)，造成嚴(yán)重的社會影響和重大經(jīng)濟(jì)損失。高壓側(cè)電氣設(shè)備是首當(dāng)其沖經(jīng)受短路電流沖擊的設(shè)備，一旦經(jīng)受不住短路電流的沖擊，那么勢必會對高壓側(cè)電氣設(shè)備造成重大損失。對于低壓側(cè)電氣設(shè)備系統(tǒng)影響，不論是TN系統(tǒng)還是TT系統(tǒng)，接地故障回路的阻抗都大于帶電導(dǎo)體短路回路的阻抗。在進(jìn)線處安裝帶過載保護(hù)、短路保護(hù)、剩余電流保護(hù)于一體的多功能低壓斷路器和電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置，不僅可以保護(hù)線路、保護(hù)設(shè)備，而且還可防止因接地故障引起的電氣火災(zāi)。針對以上電氣設(shè)備受到大電流接地故障的影響，我們要做到以下措施來進(jìn)行防護(hù)：

3.3.1 提高繼電保護(hù)裝置靈敏度。高靈敏、高可靠的繼電保護(hù)裝置，在發(fā)生電力系統(tǒng)短路故障時，為減少短路故障的影響，起到了不可替代的作用?？s短繼電保護(hù)裝置動作時間，爭取將動作時間控制在0.01s內(nèi)（0.01s即短路電流第一次峰值到達(dá)時間），是繼電保護(hù)裝置發(fā)展的方向。

3.3.2 保護(hù)接零。保護(hù)接零就是對電路系統(tǒng)中重要的一根中性線進(jìn)行保護(hù)接零。就是將電氣設(shè)備的接地金屬外殼與電網(wǎng)的零線相連接，一旦發(fā)生漏電現(xiàn)象，由于金屬外殼與零線相連，瞬間造成短路，這時電流很大，導(dǎo)致電路中的保護(hù)裝置立刻運(yùn)作，從而切斷電源，實(shí)現(xiàn)保護(hù)電氣設(shè)備的作用。

3.3.3 保護(hù)接地。這種接地方式是為了防止觸電事故的發(fā)生。它只適用于低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)系統(tǒng)。通過在此電網(wǎng)中的所有金屬外殼設(shè)備和支架互相連接的金屬部位都要接地，這樣來防止大電流接地故障的發(fā)生從而保護(hù)電氣設(shè)備。

4、結(jié)語

電氣設(shè)備的安全運(yùn)行是我們需要廣泛關(guān)注的問題。而超過110kV的電氣設(shè)備更是需要更大的電壓和電流的大型設(shè)備，對其電壓的穩(wěn)定問題和接地設(shè)備裝置更需要我們高度重視。大電流接地產(chǎn)生的故障對電氣設(shè)備的影響可大可小，我們要根據(jù)平時的工作經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的防護(hù)舉措來有效防止大電流接地故障對電氣設(shè)備帶來的巨大影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳少華，葉杰宏，鄭帥.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)中值電阻接地方式的研究[J].繼電器，2006，（11）.