小电流接地系统单相接地故障浅析

引 言：本文分析了小电流接地系统单相接地故障产生的原因、故障参数的变化特点及危害。在理论分析的基础上，就如何快速快速准确的排查故障线路，隔离故障设备，降低供电风险和损失作出了较为详尽的表述。

一、前言

在我国电力系统的基本接地方式有两种：1.中心点直接接地系统，这个系统的中心点直接接地。如我们日常的380/220V供电系统、220KV及以上的高电压和超高压电力系统；2.中心点不接地系统，这个系统的中心点不与地连接。

二、单相接地原因分析

单相接地故障一般由以下两方面原因引起：

（一）电缆破损：这种情况一般是由电缆本身质量问题或敷设电缆时的施工外伤引起，另外还有电缆沟周围施工挖掘或不法分子偷盗电缆等原因。

（二）高压架空线路触碰大地：这种情况是由架空线路母线断裂坠地、周围施工机械或较长导电体触碰引起。

三、小电流接地系统单相接地供电参数特征分析

（一）中性点不接地系统单相接地故障特点

由图一所示向量图分析可知当单相接地故障发生后，系统参数有如下特点：

1.故障相相电压为零，另外两相非故障相对地电压升高为正常相电压的 倍；同时电网出现零序电压，其大小等于电网正常的相电压。

2.非故障线路出现零序电流，其值等于非故障相电容电流之和，零序电流方向从母线流向线路，其相位超前于零序电压90°。

3.接地故障线路零序电流等于全部非故障相零序电流之和，其方向是从线路流向母线，相位滞后于零序电压90°（与非故障线路零序电流方向相差180°），故其零序功率也相应滞后于非故障线路。

（二）中性点经消弧线圈接地的单相接地故障特点：

由于在中性点加装了消弧线圈，消弧线圈流过的感性电流，补偿了故障相接地点，使接地点的电流减小。而消弧线圈又分为完全（IL=IC∑）补偿、欠补偿（ILIC∑）三种，故其接地故障发生后，具有如下特点：

1.电压参数变化通单相不接地系统相同：即故障相相电压为零，另外两相非故障相对地电压升高为正常相电压的 倍；同时电网出现零序电压，其大小等于电网正常的相电压。

2.非故障零序电流超前于零序电压90°，其大小等于该线路的充电电流。

3.故障线路零序电流的大小等于系统所有非故障线路总充电电流与消弧线圈的补偿电流的代数和。其相位随补偿度而异，当欠补偿时滞后于零序电压90°，当过补偿时超前零序电压90°。因此零序功率的方向也相应不再固定。

四、单相接地时，一般出现的迹象及相应处理办法。

（一）警铃响，“x x千伏母线接地”光字牌亮，个性点经消弧线圈接地的系统，常常还有“消弧线圈动作”的光字牌亮。

（二）绝缘监察电压表三相指示值不同，接地相电压降低或等于零，其它两相电压升高为线电压，此时为稳定性接地。如果绝缘监察电压表指针不停地来回摆动，出现这种现象即为间歇性接地。

（三）当发生弧光接地产生过电压时，非故障相电压很高，表针打到头，常伴有电压互感器高压一次侧熔体熔断，甚至严重烧坏电压互感器。

若只报出母线接地信号，对于这种情况，故障点可能在母线及连接设备上。所以，处理时应注意：

1.母线和某一线路都报出接地信号，应检查故障线路的站内设备有无异常。

2.只报出母线接地信号，应检查母线及连接设备、变压器有无异常。如经检查，站内设备无异常，则有可能是某一线路有故障，而其接地故障失灵，应用瞬停的方法，查明故障线路。

当各出线未装接地信号装置时，首先应根据前面所述的特征，判明故障性质的相别；其次分网运行，缩小查找范围。在分网运行时，应考虑各部分之间功率平衡、继电保护的配合、消弧线圈的补偿等因素；然后再检查所内设备有无故障，如设备瓷质部分有无损坏，有无放电闪络，设备上有无落物，有无小变压器及外力破坏，有无断线接地，检查互感器、避雷器、电缆头有无击穿损坏等；最后在确定所（站）内设备没问题的情况下，可以汇报调度，用瞬停变压器查找法，依次断开故障所在母线上各分路开关。

五、单相接地故障的危害

（一）由于非故障相对地电压升高，系统中绝缘薄弱点有可能会被击穿造成短路故障，造成大面积停电。

（二）如为间歇性弧光短路，电弧会烧坏设备并有可能发展成相间短路，造成大面积停电。

（三）故障点出现间歇性电弧时，在一定条件下会在电网中形成串联铁磁谐振过电压，对系统绝缘损害极大，经常会造成高压电容器、电压互感器烧毁等事故，造成大面积停电。

六、单相接地故障的排查方法

根据工作总结，笔者推荐大家选用如下方法：

（一）参数观察法

根据上文分析小电流接地系统在单相接地故障发生时，故障线路零序电流为所有非故障零序电流之和。因此，可以为每回馈线安装零序互感器及零序电流表，故障发生时观察故障所在母线段各馈线所对应零序电流的大小，零序电流最大者即为接地线路。

（二）安装小电流接地选线专用设备

近年来，随着科学技术的发展，使得信号的采集和分析手段迈上了新的台阶，以工控机为硬件架构的分析设备不断被采用，出现了一系列的小电流接地系统选线装置。

七、结束语

对供电部门来讲，其最大的职责就是保证设备的安全供电。因此笔者建议，工厂供电部门应对小电流接地系统单相接地故障的原因、特点、危害和排查知识有深刻的认识，同时对有条件的供电部门来讲，应及时了解行业动态，根据自身供电系统特点选用合适的小电流接地选线装置，以小技改小投资换取大效益。

（作者单位：陕西延长石油（集团）有限责任公司延安炼油厂）