浅谈小接地电流系统的单相接地与谐振的区别

【摘 要】本文从理论上分析了小接地电流系统的单相接地与谐振，以及它们的异同点。

【关键词】浅谈；小接地电流系统；单相接地；谐振

0.引言

电力系统是一个十分复杂的系统，为了保证电力系统安全、经济、稳定运行，必须正确分析在电力系统中小接地电流系统单相接地与谐振的区别，研究出消除铁磁谐振的技术措施，对保证电力网的绝缘水平、保护装置、系统供电的可靠性和连续性等有很大帮助。

1.单相接地

小接地电流系统，包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高阻抗接地三种。当系统发生单相接地故障时，系统仍可以在故障状态下继续运行一段时间，有供电连续性高的优点。但小电流接地系统发生单相接地故障后，非故障相会产生较高的过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用寿命，后果是出现更频繁的故障。

1.1单相接地的现象

1.1.1小接地电流系统中发生金属永久性单相接地

如A相接地（针瓶、吊瓶、悬瓶、避雷器击穿、配电变压器绕相绝缘击穿等），则UAN=0，非接地相UBN和UCN的电压表指示由正常的58V升高到线电压100V，电压互感器开中三角两端出现几十伏电压（正常时约3V），起动绝缘监察继电器发出接地信号并报警。

1.1.2小接地电流系统中发生非金属性短路接地

即高电阻、电弧、树障等单相接地如A相发生接地，则UAN的电压比正常相电压要低，其余两相UBN和UCN为58～100V，电压互感器开口三角两端有约70V电压，达到绝缘监察继电器起动值，发出接地信号并报警。

1.2 系统发生单相接地的后果

故障点流过电容电流，未接地的两相相电压增高√3倍，这将严重影响线路和电气设备的安全运行（此时电压互感器的励磁阻抗很大，故流过的电流很小）。但是，一旦接地故障点消除，非接地相在故障期间已充的电荷只能通过电压互感器高压线圈经其自身的接地点接入大地。在这一瞬间电压突变过程中，电压互感器高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大，甚至饱和，由此构成相间串联谐振。由于接地电弧熄灭时间不同，故障点的切除就不一样。因此，不一定在每次出现单相接地故障时，电压互感器高压线圈中都要产生很大的激磁电流，其高压侧熔断器的情况也不同。

2.谐振

电力系统发生的谐振，分并联铁磁谐振和串联铁磁谐振，所谓并联铁磁谐振是指中性点不接地系统或小电流接地系统中，母线系统的对地电容3ωCUph与母线电磁电压互感器（一次中性点接地）的非线性电感L组成的谐振回路；所谓串联铁磁谐振是指地电流接地系统中，断路器断口均压电容C与母线电磁电压互感器的非线性电感L组成的谐振回路。电压互感器将产生过电压使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致电压互感器烧毁。在个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。对于Y0/Y0电磁式电压互感器，在正常情况下线路发生的单相接地不会出现铁磁谐振过电压，只有在下列条件下，才可能引发铁磁谐振。

2.1发生谐振的现象

（1）电压互感器发生基波谐振的现象。两相对地电压升高，一相降低，或是两相对地电压降低，一相升高。

（2）电压互感器发生分频谐振的现象。三相电压同时或依次轮流升高，电压表指针在同范围内低频（每秒一次左右）摆动。

（3）电压互感器发生谐振时其线电压指示不变。

（4）电压互感器发生谐振时还可能引起其高压侧熔断器熔断，造成继电保护和自动装置的误动作。

2.2 发生谐振的原因

2.2.1由于小型变压器的绝缘老化

由于小型变压器的绝缘老化造成线圈绝缘击穿引起匝间、层间短路。虽然电网在中性点不接地，单相接地电流不大，但较之变压器的一次负荷电流要大得多。当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流通过抗电能力强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。

2.2.2由于操作不当

在操作过程中，运行人员随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸，或带负荷拉开配电变压器的高压跌落保险，造成刀闸间弧光短路而引发谐振。

2.2.3 运行人员操作程序不规范

运行人员在倒闸操作过程中，未拉开电压互感器高压侧刀闸，电压互感器直接向空母线送电，引起电压互感器铁磁谐振。

2.2.4 运行中的电压互感器谐振过电压

电压互感器在运行中谐振过电压可在三相同时发生，出现各相电压严重不平衡。将电压互感器负载全部退出，重新测量其结果与未退出负载前相同。检查电压互感器一次侧熔断器完好，在排除主变和电压互感器本身故障的可能性后，甩开电压互感器的避雷器，电压显示与未甩开避雷器之前相同，而且每次投入时的电压表指示数值均有变化。这是由于各相母线对地的相位不同，对地电容的大小有差异。另外，每次投入电压互感器时，各相的接触电阻以及同期性都随力量、速度的变化而变化，所以各相的谐振程度就不相同。

2.2.5 各相对地参数不平衡

各相对地参数不平衡以及在合闸瞬间相位角的即性原因，导致一相至两相，甚至三相同时出现谐振现象。如果发生的是分频谐振，因其频率较低，电压表会有周期性振动，但由于此时的感抗小，电压互感器的激磁电流很大，往往会将电压互感器烧毁。

2.3系统发生谐振的后果

谐振发生时，系统将出现过电压，并使绝缘薄弱处击穿，避雷器放炮，母线电压互感器过电流烧毁等，因此必须找出引起谐振的原因，以便在设计和操作时事先进行必要的计算和安排，避免形成不利的谐振回路，或者采取一定的附加措施以防止谐振的产生或降低谐振过电压的幅值及缩短其持续时间。

3.小接地电流系统的单相接地与谐振的异同点

综上所述，发生铁磁谐振时，由于电源电压中零序分量及高次分量的存在，也会出现接地信号，但系统实际上并无故障点，此时，三相对地电压的变化与接地时的现象也截然不同，异同点列于下表1。

表1 小接地电流系统单相接地与谐振的异同点对比表

4.结论

综上所述，单相接地与谐振故障现象有着根本区别。小电流接地系统在正常情况下，当系统发生单相接地故障时，按照规程规定，仍可在故障状态下继续运行不超过2h。但为了防止由于接地点的电弧及其产生的过电压，使系统单项接地故障发展成为多相接地故障，引起事故扩大，所以要加强监视。而且铁磁谐振产生的过电压对设备的影响最大，切不可将电压互感器谐振误判断为单相接地而延误了处理时间。

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