6-35kV小電流接地系統(tǒng)常見電壓異常情況分析

劉其賓

摘 要：基于對6-35kV小電流接地系統(tǒng)常見電壓異常情況的探討研究，本文首先從6KV和35kV小電流接地系統(tǒng)中的電壓異常問題入手，然后，對處理6-35kV接地系統(tǒng)電壓異常情況的有效策略進行分析，希望能夠為有關(guān)人士提供幫助。

關(guān)鍵詞：6-35kV小電流;接地系統(tǒng);電壓異常

中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)識碼：A

引言：

對于6-35kV供配電系統(tǒng)日常運行而言，監(jiān)視系統(tǒng)母線電壓并將其控制在額定范圍內(nèi)具有非常重要的意義，這是電氣設(shè)備安全可靠運行的根本保證，也是企業(yè)安全文明生產(chǎn)的必要基礎(chǔ)。實踐證明，6-35kV小電流接地系統(tǒng)中電壓異常的現(xiàn)象非常頻繁，只要能及時判斷導(dǎo)致異常狀況的原因，并采取有針對性的處理措施，就能在有效解決電壓異常問題的基礎(chǔ)上，確保供配電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)可靠運行，為企業(yè)的發(fā)展和社會的和諧穩(wěn)定做出積極的貢獻。

一、6-35kV小電流接地系統(tǒng)常見的電壓異常情況

（一）6kV小電流接地系統(tǒng)中的電壓異常

一般情況下，在6kV小電流接地系統(tǒng)中，鐵芯的磁通飽和會引起電流與電壓波形畸變的問題，從而產(chǎn)生諧波。在線路較長或者是互感器勵磁電感及CO較大的情況下，回路自振頻率會相應(yīng)降低，進一步加大分次諧振出現(xiàn)的機率而產(chǎn)生過電壓;通常情況下會在開啟、停運大型電力設(shè)備或者發(fā)生故障的時候出現(xiàn)。如果線路比較短，且互感器勵磁電感與CO較小，自振頻率則會大幅升高，進而產(chǎn)生高次諧波諧振過電壓的現(xiàn)象。

根據(jù)相關(guān)研究報告看，基波與高次諧波諧振電壓基本上不會高于3p.u.，所以只要加強設(shè)備的弱絕緣強度，就可消除其帶來的威脅而衍生事故。但此時由于互感器噴油冒煙以及高壓保險絲熔斷等異常現(xiàn)象，引發(fā)的接地指示信號誤動作要注意分辨。從分次諧波諧振的角度上來看，受到電壓互感器鐵芯飽和嚴(yán)重的影響，過電壓通常處于2p.u.之下，若是出現(xiàn)勵磁電流驟增的現(xiàn)象，高壓保險絲就極易被熔斷，甚至造成互感器燒毀的后果。

（二）35kV小電流接地系統(tǒng)中的電壓異常

1.單相接地

單相接地故障在6-35 kV系統(tǒng)中其實十分普遍，可將其劃分為金屬性單相接地及非金屬間歇性單相接地這兩種類型，在6-35 kV系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)的時候，各相電壓表中的顯示為相電壓。對金屬性單相接地而言，接地相電壓在絕緣監(jiān)察裝置中的顯示為零，而與非故障相對地電壓則升高至線電壓，此時電壓互感器輔助繞組的開口三角兩端會因不平衡而產(chǎn)生電壓，致使絕緣監(jiān)察電壓繼電器啟動，發(fā)出接地信號與警報。對于非金屬的間歇性接地而言，故障相電壓會降得很低且有擺動現(xiàn)象，非故障相電壓則與其相反，但與線電壓間仍有一定距離，此時電壓互感器輔助繞組開口三角兩端仍會因不平衡而產(chǎn)生電壓，但接地電流也并未達到完全接地時的狀態(tài)，若能到達電壓繼電器啟動值，也會有接地信號和報警。但這種間歇性的動態(tài)過程，會產(chǎn)生過電壓而威脅電氣設(shè)備的絕緣。若不及時處理會形成短路故障的惡性循環(huán)事故。

2.電壓互感器熔絲熔斷

電壓互感器如圖1所示。在35 kV小電流接地系統(tǒng)中，電壓互感器熔絲熔斷有兩種情況，分別是一次及二次側(cè)熔絲熔斷，也就是高壓與低壓熔絲熔斷。首先，在單相高壓熔絲熔斷的情況下，相比較正常相電壓而言，故障相電壓較小但不會降至零，非故障相電壓則與正常標(biāo)準(zhǔn)相同，一般來講相角是120。取單相接地時電壓的三分之一，即為開口電壓理論值，大概是33 V，與此同時，絕緣監(jiān)察電壓繼電器動作并發(fā)出接地信號。

其次，在低壓熔絲熔斷的時候，一次側(cè)三相電壓的狀態(tài)仍然比較平衡，此時二次側(cè)三相電壓反應(yīng)與上述高壓熔絲熔斷無甚差異。但是受到熔絲熔斷發(fā)生位置在低壓側(cè)的影響，因此，其中只會有一個繞組電壓出現(xiàn)變化，零序電壓不會發(fā)生于開口三角端，在電壓為0的情況下也就不會發(fā)出接地信號[1]。

圖1 電壓互感器

3.線路斷線

35 kV系統(tǒng)三相電壓失衡其實是線路斷線后的正常反應(yīng)，其與線路接地表現(xiàn)方式比較接近，所以判斷區(qū)分的難度也比較大，具體來講，在35 kV系統(tǒng)出現(xiàn)線路單相斷線問題之后，一方面會導(dǎo)致三相電壓失去平衡，另一方面也會引起線電壓值的變化（多為下降）。在上一電壓等級線路單相斷線的情況下，故障相電壓會相應(yīng)提高，但基本上不會超過相電壓1.5倍值，同時非故障相電壓會降低;而在下一電壓等級線路單相斷線的時候，則三個相電壓均呈下降趨勢，詞匯故障相電壓比較低，兩側(cè)開口電壓統(tǒng)共能達到50 V。另外，相關(guān)人員應(yīng)明確認(rèn)識到，處理35 kV系統(tǒng)線路斷線的方式，和單相接地故障處理方式是相同的。

二、處理6-35kV小電流接地系統(tǒng)中電壓異常問題的有效策略

（一）降低或消除鐵磁諧振過電壓的影響

首先，在選擇電壓互感器的時候，應(yīng)確保其具備較好的勵磁特性，結(jié)合具體情況選用電容式電壓互感器也可以。此外，串聯(lián)使用兩個特性相同的電壓互感器，也能使互感器狀態(tài)處于非飽和區(qū)，如果能與互感器柜尺寸相符，其也能發(fā)揮較好的作用。

其次，可將阻尼電阻R≤0.4πT加裝于電磁式電壓互感器的開口三角形繞組中，這對于6KV小電流接地系統(tǒng)中諧振影響的消除非常有利。經(jīng)實踐證明，非線性電阻的效果更好，不僅冷態(tài)電阻非常小，且在100 V工頻電壓下也能緩慢提高電阻值至大概100Ω，進而使互感器容量要求得到滿足。

（二）有效處理單相接地故障

調(diào)度人員必須掌握單相接地故障處理技術(shù)，這是機電廠調(diào)度運行中最常見的工作。以某電網(wǎng)的變電站故障為例，在35 kV副母線接地信號動作的情況下，以零母線故障相電壓為故障主要表現(xiàn)形式，此時非故障相電壓會上升至35 kV，消弧線圈動作，開口電壓是100 V。將這些數(shù)據(jù)作為根據(jù)來分析判斷，可得出此次為線路B相金屬性接地故障，直接負(fù)責(zé)的調(diào)度員按照判斷結(jié)果，立即操作處理35 kV副母線，直至消除35 kV副母線接地信號為止，此時35 kV副母線電壓異常情況也會恢復(fù)。

（三）及時解決電壓互感器變?nèi)劢z熔斷的問題

某地35 kV接地系統(tǒng)中正母線出現(xiàn)電壓互感器高壓熔絲熔斷故障，其主要表現(xiàn)就是35 kV正母線存在接地信號，三相電壓為UA=Uc=22 kV，UB=15 kV;此時開口電壓為33 V，消弧線圈仍未出現(xiàn)動作。經(jīng)由分析判斷后可以得出結(jié)論，這一問題是由B相高壓熔絲熔斷導(dǎo)致的，調(diào)度人員檢查之后確認(rèn)35 kV正母線中，電壓互感器B相高壓熔絲確實已經(jīng)受損而無法再用，與上述理論依據(jù)也是相符的。

（四）注重對線路斷線故障的處理

以浦東電網(wǎng)220 kV南匯變電站為例，某次故障中發(fā)現(xiàn)南匯3958、南大3943以及南三3940線路處于沒有電流的狀態(tài)，后兩條線路電壓回路斷線，直流系統(tǒng)故障燈光亮起，同時35 kV正母線接地?zé)粢擦吝^，但目前已滅。由此可以判斷出導(dǎo)致故障的原因為南匯3958線路B相斷線，在巡線之后進一步確認(rèn)判斷正確，采取隔離處理措施后35kV小電流接地系統(tǒng)中電壓異常情況得以消除[2]。

結(jié)束語：

為確保6-35kV小電流接地系統(tǒng)電壓異常問題處理的有效性，調(diào)度員不僅需要做到對常見電壓異常情況基本特征的掌握，具備豐富的專業(yè)知識、實踐經(jīng)驗，在最大程度上保證問題判斷與處理的準(zhǔn)確性，進而提高電網(wǎng)運行的安全性與穩(wěn)定性。現(xiàn)在社會運行對小電流接地系統(tǒng)的要求也越來越高，需采取必要的措施，在提高整體運行效率與安全性的基礎(chǔ)上，推動自身健康的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]陳志樑. 35kV小電流接地系統(tǒng)常見電壓異常情況分析[J]. 供用電， 2012， 29（2）.

[2]周鵬. 煤礦6kV小電流接地系統(tǒng)選線設(shè)計[D]. 青島理工大學(xué)， 2012.