消弧線圈接地與小電阻接地方式的運(yùn)行特點(diǎn)對比

摘要：夏天是用電高峰期且是雷雨旺季，在這個時期，10kV 的配網(wǎng)線路經(jīng)常出現(xiàn)故障，其中尤以線路接地故障最為嚴(yán)重。如果線路長時間接地運(yùn)行的話，可能會因為變電站保險絲的毀壞導(dǎo)致執(zhí)勤者拉閘停電，這樣10kV 的饋路整體都會停電。而對以電纜線路為主的城市配網(wǎng)，電容電流很大，很難保證既使殘余接地電流小于 10A，更有可能引發(fā)大的人員傷亡，后果極其嚴(yán)重。故本文主要分析小電流接地系統(tǒng)與大電流接地系統(tǒng)下，10KV線路接地情況時，調(diào)度員處理方式的對比。

關(guān)鍵詞： 10kV 線路; 大電流;小電流;單相接地;? 處理方法。

一、 單相接地的形成與特點(diǎn)

10kV配電線路在實際運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，特別是在雨季、大風(fēng)和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生，單相接地故障更為頻繁。

發(fā)生單相接地后，小電流系統(tǒng)單相接地時經(jīng)中性點(diǎn)接入消弧線圈補(bǔ)償后，其數(shù)值更小，且消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)不同，接地基波電容電流的特點(diǎn)與無消弧線圈補(bǔ)償時相反或相同，對于有消弧線圈的小電流系統(tǒng)采用5次諧波電流或零序電流有功功率方向檢測，而5次諧波電流比零序電流又要小20～50倍，故信號很小。而且受小電流系統(tǒng)單相接地保護(hù)裝置的裝設(shè)地點(diǎn)影響，系統(tǒng)本身受電磁干擾大，加之其運(yùn)行方式改變頻繁，因而電容電流波形不穩(wěn)定。但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，因而不影響對用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2h，這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)。

但是當(dāng)電容電流過大，接地點(diǎn)電弧不能自行熄滅，出現(xiàn)間隙性電弧接地時，產(chǎn)生弧光接地過電壓，這種過電壓可達(dá)相電壓的3～5倍或更高，使接地點(diǎn)熱效應(yīng)增大，對電纜等設(shè)備造成熱破壞，該電流流入接地網(wǎng)后由于接地電阻的原因，一相電壓為0 ，兩外兩項增高3倍，使整個接地網(wǎng)電壓升高，危害人身安全，同時遍布于整個電網(wǎng)中，并且持續(xù)時間長，可達(dá)幾個小時，它不僅擊穿電網(wǎng)中的絕緣薄弱環(huán)節(jié)，而且對整個電網(wǎng)絕緣都有很大的危害，所以必須及時找到故障線路予以切除。

二、 接地方式的分析

1. 消弧線圈接地方式

電力系統(tǒng)輸電線路經(jīng)消弧線圈接地，為小電流接地系統(tǒng)的一種。正常運(yùn)行時，消弧線圈中無電流通過。而當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后時，中性點(diǎn)電位將上升到相電壓，提供一電感電流，這時流經(jīng)消弧線圈的電感性電流與單相接地的電容性故障電流相互抵消，使故障電流得到補(bǔ)償，補(bǔ)償后的殘余電流變得很小，使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度減低，不足以維持電弧，從而自行熄滅。這樣，就可使接地故障迅速消除而不致引起過電壓。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式是利用消弧線圈的感性電流對電網(wǎng)的對地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使單相接地故障電流小于 10A，從而使故障點(diǎn)電弧可以自熄，故障點(diǎn)絕緣可以自行恢復(fù)。同時使得故障相恢復(fù)電壓速度減小，能有效治理電容電流過大所造成的危害。由于消弧線圈的嵌位作用，它也可以有效地防止鐵磁諧振過電壓的產(chǎn)生。在單相接地時不破壞系統(tǒng)對稱性，可以帶故障運(yùn)行一段時間。

但是城市均以電纜線路為主進(jìn)行配網(wǎng)，電容電流很大，很難保證既使殘余接地電流小于 10A，又保證中性點(diǎn)位移電壓不超過規(guī)程允許值這兩個相互制約的條件。另外，消弧線圈不能補(bǔ)償諧波電流，有些城市電網(wǎng)諧波電流占的比例達(dá) 5%～15%，僅諧波電流就可能遠(yuǎn)大于 10A，仍然可能發(fā)生弧光接地過電壓，所以此方式并不是適用于大電流單相接地故障。

2.小電阻接地方式

中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地運(yùn)行方式主要用于單相接地故障電容電流大、以電纜為主的電網(wǎng)，它的特點(diǎn)主要如下：

1）有效地限制弧光接地過電壓，在中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的配網(wǎng)中，當(dāng)接地電弧熄弧后，系統(tǒng)對地電容中的殘荷將通過中性點(diǎn)電阻泄放掉，所以當(dāng)發(fā)生下一次燃弧時其過電壓幅值和從正常運(yùn)行情況發(fā)生單相接地故障的情況相同，不會產(chǎn)生很高的過電壓。

2）消除系統(tǒng)各種諧振過電壓的 有效措施，中性點(diǎn)小電阻相當(dāng)于在諧振回路中的系統(tǒng)對地電容兩端并接的阻尼電阻，由于小電阻的阻尼作用，基本上可以消除系統(tǒng)的各種諧振過電壓。

3）降低操作過電壓，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的配網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，零序保護(hù)動作，可準(zhǔn)確判斷并快速切除故障線路，如果故障線路是電纜線路，考慮到接地故障一般是永久性故障，對故障線路不進(jìn)行重合閘，不會引起操作過電壓。如果是架空線路，由于架空線路發(fā)生瞬時故障的可能性較大，所以在故障線路跳閘后，還可以重合一次。

4）提高系統(tǒng)安全水平、降低人身傷亡事故，在小電阻接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，零序保護(hù)可以在 0.2 ～2.0s 內(nèi)動作，將電源切除，這就大大降低了接觸故障部位的機(jī)會，從而減少了人身觸電傷亡的機(jī)會。

5）有利于降低系統(tǒng)設(shè)備絕緣水平和提高系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行水平，由于系統(tǒng)的工頻電壓升高和暫態(tài)過電壓倍數(shù)較低，加之無間隙金屬氧化物避雷器保護(hù)性能優(yōu)越，可以將雷電過電壓和操作過電壓限制到較低水平，所以，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)的電氣設(shè)備承受的過電壓數(shù)值低、時間短，可以適當(dāng)降低設(shè)備的絕緣水平，節(jié)約設(shè)備投資，對采用原標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備則安全可靠性和設(shè)備使用壽命大大增長，同時也大大提高整個系統(tǒng)的運(yùn)行可靠水平。

6）可及時切除故障線路，中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)可以簡單的配置零序過流或限時速斷保護(hù)，在發(fā)生單相接地故障時，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護(hù)有較好的靈敏度，所以可以容易地監(jiān)測和切除接地線路。

綜合以上兩點(diǎn)所述，可見大小電流單相接地時對應(yīng)的電力系統(tǒng)跟后續(xù)處理的不同，所以發(fā)生單相接地故障的處理要求以及步驟各有以下幾點(diǎn)：

三、 處理單相接地故障的要求

1. 尋找和處理單相接地故障時，應(yīng)做好安全措施，保證人身安全。當(dāng)設(shè)備發(fā)生接地時，在室內(nèi)，工作人員不得接近故障點(diǎn)4m以內(nèi);在室外，工作人員不得接近故障點(diǎn)8m以內(nèi)。若需進(jìn)入上述范圍，工作人員必須穿絕緣靴 ，戴絕緣手套，使用專用工具。

2. 為了減小停電的范圍和停電的負(fù)面影響，在尋找單相接地故障時，應(yīng)先操作雙回路或有其它電源的線路，再試?yán)€路長、分支多、歷次故障多和負(fù)荷輕以及用電性質(zhì)次要的線路，然后試?yán)€路短、負(fù)荷重、分支少、用電性質(zhì)重要的線路。雙電源用戶可先倒換電源再試?yán)?，專用線路應(yīng)先行通知或轉(zhuǎn)移負(fù)荷再試?yán)Ｈ粲嘘P(guān)人員匯報某條線路上有故障跡象時，可先試?yán)@條線路。

3. 若電壓互感器高壓熔斷器熔斷，不得用普通熔斷器代替，必須用額定電流為0.5A裝填有石英砂的瓷管熔斷器。這種熔斷器有良好的滅弧性能和較大的斷流容量，具有限制短路電流的作用。

4. 禁止用刀閘尋找和切斷接地故障，因為接地點(diǎn)流過系統(tǒng)的電容電流，只有在10kV配網(wǎng)線路發(fā)生單相接地，而站內(nèi)接地檢測裝置未動、三相電壓無顯著不平衡時，才可先停負(fù)荷，再用線路隔離開關(guān)或保險直接斷開故障線路。必須用刀閘切斷接地故障時，可采用“人工接地法”轉(zhuǎn)移接地電流和負(fù)荷電流后，再用刀閘切斷接地故障。

5. 處理接地故障時，禁止停用消弧線圈。若消弧線圈溫升超過規(guī)定時，可在接地相上先作人工接地，消除接地點(diǎn)后，再停用消弧線圈。

四、單相接地故障的處理步驟

1. 發(fā)生單相接地故障后，值班人員應(yīng)馬上復(fù)歸音響，做好記錄，迅速報告當(dāng)值調(diào)度和有關(guān)負(fù)責(zé)人，并按當(dāng)值調(diào)度員的命令找接地故障。具體查找方法由現(xiàn)場值班員自己選擇。

2. 先詳細(xì)檢查站內(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)，再進(jìn)行線路接地的尋找。

3. 分割電網(wǎng)，即把電網(wǎng)分割成電氣上下不直接連接的幾個部分，以判定單相接地區(qū)域。如將母線分段運(yùn)行，將并列運(yùn)行的變壓器分列運(yùn)行。分網(wǎng)時，應(yīng)注意分網(wǎng)后各部分的功率平衡、保護(hù)配合、電能質(zhì)量和消弧線圈的補(bǔ)償?shù)惹闆r。

4. 再拉開母線無功補(bǔ)償電容器斷路器以及空載線路。對多電源線路，應(yīng)采取轉(zhuǎn)移負(fù)荷、改變供電方式來尋找接地故障點(diǎn)。

5. 采用保護(hù)跳閘、重合送出的方式進(jìn)行試?yán)瓕ふ夜收宵c(diǎn)。若某條錢路斷路器拉開時，接地現(xiàn)象消失，便可判斷該線路為故障線路，并馬上匯報當(dāng)值調(diào)度員，聽候處理;同時，對故障線路的斷路器、隔離開關(guān)、穿墻套管等設(shè)備作進(jìn)一步檢查。

6. 在小電阻接地方式下，運(yùn)行中變低開關(guān)因中性點(diǎn)零序保護(hù)動作跳閘，所有出現(xiàn)開關(guān)無跳閘，應(yīng)檢查母線所有出現(xiàn)零序保護(hù)動作情況。

1） 如故障出現(xiàn)的零序保護(hù)動作，應(yīng)立即切斷故障出現(xiàn)開關(guān)以及拉開其兩側(cè)刀閘，迅速對母線及其他出線恢復(fù)供電，并立即將該段母線的接地裝置退出運(yùn)行，及時上報處理。

2） 如只有中性點(diǎn)零序保護(hù)動作，所有出線零序保護(hù)均無動作信號，應(yīng)對連接在該母線上的所有一次設(shè)備、中性點(diǎn)零序保護(hù)及其動作計數(shù)器進(jìn)行檢查。如無異常，則退出該段母線所有出線的重合閘，用短接零序保護(hù)的辦法，逐條跳開出線開關(guān)（含電容器開關(guān)）;如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)切開該出線開關(guān)及兩側(cè)刀閘，對母線及其他出線恢復(fù)供電。

7. 接地變壓器經(jīng)開關(guān)連接在母線上，運(yùn)行中接地變壓器發(fā)生故障時，接地變壓器故障其開關(guān)自動跳閘后，應(yīng)合上10KV母聯(lián)開關(guān)，切斷故障段變低開關(guān)，將兩段母線共用一套接地裝置運(yùn)行，恢復(fù)該段中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地運(yùn)行。一臺主變供兩段母線運(yùn)行期間，應(yīng)注意主變是否過負(fù)荷。

8. 若在逐條錢路查找后，仍未找到故障線路，而接地現(xiàn)象未消失，就應(yīng)考慮是2條線路同相接地或站內(nèi)母線設(shè)備接地，并進(jìn)行有針對性的查找。變電站值班員按規(guī)定順序逐條選切線路時，應(yīng)特別注意切每條線路時絕緣監(jiān)視裝置三相對地電壓表指示的變化。若全選切1遍后，三相對地電壓指示有變化，則應(yīng)考慮有2條配電線同相發(fā)生單相接地（含斷線）故障。

9. 2條線路異相接地情況：這種故障多發(fā)生在雷雨、大風(fēng)、高寒和降粘雪的天氣。主要現(xiàn)象是同一母線供電的2條線同時跳閘，或只有1條線跳閘，跳閘時電網(wǎng)有單相接地現(xiàn)象。判斷的必要依據(jù)是：若1條跳閘時，電網(wǎng)仍有接地現(xiàn)象，但單送其中1條時電網(wǎng)單相接地相別發(fā)生改變。

結(jié)語

分析了大、小電流系統(tǒng)單相接地是調(diào)度員處理方式的要求跟步驟對比，我們更多的是應(yīng)該避免這種情況的發(fā)生，正所謂防范勝于治療。這種情況下要求配網(wǎng)應(yīng)該定期巡視檢查10 kV線路的桿塔基礎(chǔ)、拉線基礎(chǔ)和違章建筑物，對掏空的桿塔基礎(chǔ)、拉線基礎(chǔ)進(jìn)行及時維修，對存在缺陷的設(shè)備及時處理和檢修，對違章建筑物進(jìn)行清理整頓。加強(qiáng)和市政園林部門合作，及時修剪影響運(yùn)行安全的樹木。在桿塔上懸掛醒目的反光漆牌，減少車輛碰撞桿塔事故等等，以求更好的對電力系統(tǒng)的保護(hù)。