小电流接地系统母线电压异常情况的分析和处理

【摘要】通过对110kV变电站35kV母线电压异常情况的分析和处理，总结了变电站35kV电压异常的各类情况，分析了各种故障原因，提出了故障判断及处理的步骤和原则。

【关键词】35kV母线;电压异常;故障原因;故障判断;故障处理

以河北省保定市唐县110kV变电站为例：

2009年3月8日，110kV唐县城中变电站35kV母线电压发生异常现象，当时110kV唐县变电站为正常运行方式，两台主变分列运行。110kV变压器为两台三圈变压器，型号为SFSZ7-31500/110，容量为31.5MVA，110kV母线为单母线接线，110kV母线分段运行，35kV母线为单母线分段，正常接线运行时35kV母线分段运行;10kV母线为单母分段接线。

故障当天为雷雨天气，35kVⅠ段电压A相为37kV，B相为0kV，C相为37kV，35kVⅡ段电压A相为37kV，B相为27kV，C相为23kV，光字牌显示35kVⅠ段母线接地，35kVⅡ段母线接地。

1.事故原因分析

35kV母线电压异常一般为系统谐振，线路单相接地或断相，消弧线圈档位不当等;还有可能测量回路故障导致35kV母线电压异常，如母线电压互感器高压熔丝熔断，低压熔丝熔断或二次回路异常，母线电压互感器异常等。如35kV系统故障引起电压异常，那么所有与之相连的电压互感器电压显示值都异常，必须快速处理;如仅是测量回路异常引起指示值不准确，则一般只是发生在变电站的电压互感器。

为了在系统发生电压波动时能够明确区分故障类型，及时处理故障，保障电网安全运行，现就分别以系统谐振、线路断线、单相接地、消弧线圈档位不当、熔丝熔断、二次回路异常等故障情况下系统的不同特征进行分析。

1.1 系统发生谐振

谐振过电压引起的三相电压不平衡有两种。一种是基频谐振，即一相电压降低，另两相电压升高，特征类似于单相接地;另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。理论计算说明，谐振过电压一般不超过1.5～2倍相电压，特殊情况可高达3.5倍，持续时间十分之几秒甚至一直存在。分频谐振对系统来说危害性相当大，在分频谐振电压和工频电压的作用下，PT铁芯磁密迅速饱和，激磁电流迅速增大，将使PT绕组严重过热而损坏（同一系统中所有PT均受到威胁），甚至引起母线故障造成大面积停电。

谐振处理通常是采用拉合35kV母分断路器或35kV空载线路，调整运行方式，改变网络参数，破坏谐振条件，消除谐振过电压后再行恢复正常运行方式。

1.2 线路发生断相

线路发生断相（一相或两相）时，相电压特征是三相电压不平衡，断线相电压和中性点电压升高，非断线相电压降低，供电功率减少，有时发出接地信号。线路断相时，负荷侧母线电压异常，通过电源侧和负荷侧两侧的电压测量值进行判别。

一般处理方法为线路检修，由检修单位进行巡查。

1.3 线路单相接地

接地相电压明显降低，而其余两相相电压升高为线电压，并发出母线接地信号。需要注意的是发出母线接地信号并不能说明35kV线路肯定发生单相接地故障，如果其余两相电压没有升高为线电压，则应是高压熔丝熔断所引起。高压熔丝熔断与单相接地故障主要表现在全网是否异常、电压是否升至线电压。

1.4 消弧线圈档位不适当

装有35kV中性点消弧线圈的变电站，在档位不适当时（通常调档后发生异常），三相电压不平衡，但差别不大，此时，也有可能发出母线接地信号。

处理方法：由于不同变电站采用的母线电压互感器接线方式不一致，相应的电压测量值都不一致，必须结合具体情况进行分析和调整档位。

1.5 高压熔丝熔断

高压熔丝熔断时，熔断相二次电压将显著降低，并发出母线接地信号。但是，如果高压熔丝未完全熔断，则可能不会发出母线接地信号。

两相高压熔丝熔断时，熔断的两相相电压很小或接近于零，未熔断一相的相电压接近于正常相电压。熔断的两相相间电压为零（即线电压为零），其它线电压降低，但不为零。

一般处理方法：

一次保险熔断：a.迅速汇报调度，退出有关保护及自动装置，防止误动作;b.如电压互感器二次可并列，并列前应断开故障电压互感器的二次回路，电压回路正常后，恢复有关保护及自动装置;c.外部检查无异状，更换同容量、同型号的保险，试送一次，若再次熔断，汇报调度，熔断两相或三相时，应测试互感器绝缘无问题后，方可试送。

1.6 低压熔丝熔断

低压熔丝熔断时，二次电压将显著降低，开口三角无电压，不会发出母线接地信号。会不会发出母线接地信号是判别高压熔丝还是低压熔丝熔断的一个主要依据。

低压熔断器熔丝两相熔断时，熔断的两相相电压降低很多，但不为零，未断的一相电压正常。熔丝熔断的两相间电压为零，其它线电压降低，但不为零。

处理方法：二次保险熔断（空气开关跳开）对保护及自动装置做好处理后，更换同容量、同型号的保险，立即试投保险。试投不成功，应逐路试投，断开故障分支，试投总保险，仍不成功则断开互感器一二次回路，严禁二次并列，迅速汇报调度。

1.7 二次电压回路异常

除高低压熔丝熔断外的母线电压互感器及以下回路异常。发生这种现象时，电压情况无法预测。其形成原因复杂，通常有二次小线烧断、碰线、回路接错、表计异常等。处理办法一般为母线电压互感器改检修后交检修单位检查处理。

1.8 单项接地与电压互感器熔断器熔断、谐振的区别

1.8.1 单项接地的现象：相对地电压，接地相电压降低，其他两相电压升高，金属性接地时，接地相电压为零，其他两相升高为线电压。报警信号：接地报警。小电流接地装置：对应母线接地指示灯亮。

1.8.2 电压互感器熔断器熔断现象：相对地电压，熔断相降低，其他两相不变。报警信号：接地报警，电压回路断线。小电流接地装置：对应母线接地指示灯亮。

1.8.3 谐振现象：三相电压无规律变化，如一相降低、两相升高或两相降低、一相升高或三相同时升高。报警信号：接地报警。小电流接地装置：对应母线接地指示灯亮。

2.事故处理

虽则110kV城中变电站35kV中性点经消弧线圈接地，但根据记录当时消弧线圈未进行任何操作，并根据电压表指示值，可以判定电压不平衡非消弧线圈档位不当引起。

故障现象表明35kVⅠ段母线B相电压为零，而A、C相电压升高，类似于谐振过电压现象。

2.1 拉开35kV母分断路器

故障现象改变为35kVⅠ段电压A相电压为22kV，B相电压为22kV，C相电压为21kV，35kVⅡ段电压A相电压为37kV，B相电压为2kV，C相电压为3kV，光字牌显示35kVⅡ段母线接地。

故障现象表明35kVⅠ段母线恢复正常，35kVⅡ段母线电压未变。

由于改变了网络参数，破坏了谐振条件，因此可以判定35kVⅡ段母线电压三相不平衡非系统谐振过电压所引起。

根据35kVⅡ段母线三相电压指示值、接地信号，因A相电压升高至线电压，最低相相电压接近正常值，可以判定高压熔丝正常，系统有接地现象。

2.2 检查35kVⅡ段母线电压互感器

根据35kVⅡ段母线电压B相电压为2kV、C相电压为3kV的现象可分析出，系统接地的同时存在35kVⅡ段母线电压互感器B、C相低压或高压熔断器故障。现场检查发现35kVⅡ段母线电压互感器B、C相低压熔丝熔断，更换35kVⅡ段母线电压互感器B、C相低压熔丝后。故障现象改变为35kVⅡ段母线电压A相电压为36kV、B相电压为3kV、C相电压为37kV，光字牌显示35kVⅡ段母线接地。

电压指示值显示故障为典型的单相接地特征，可断定B相接地。

2.3 试拉35kVⅡ段母线出线

2.3.1 两条线路同名相接地

两条输配电线路同名相发生接地时，绝缘监视一相对地电压表指示不平衡，出现接地信号，变电所值班员按规定顺序逐条切断线路时，应注意断开每条线路时，绝缘监视装置三相对地电压表指示的变化，若依次断开线路，三相对地电压指示没有变化，说明线路不是有单相接地故障，是变电所内设备接地。若依次断开线路，三相对地电压指示有变化时，应考虑有两条输配电线路同相发生单相接地（含断线）故障。

2.3.2 两条线路异名相接地

这种故障多数发生在雷雨、大风、高寒和降雪的天气，主要现象是同一母线供电的两条线路同时跳闸或只有一条线路跳闸，说明电网有单相接地现象。若两条线路都跳闸，电网接地现象消除;若两条线只有一条跳闸时，电网仍有接地现象，但单送其中一条时电网单相接地相发生改变，这是判断是否存在两条线路异名相接地故障的必要依据。

2.3.3 多条线路同名相接地

多条线同名相接地是指同一母线供电的两条以上的线路发生的同名相接地，这种现象一般只发生在线路三角排列下雪天气的情况。多条线路同名相接地时，电网三相对地电压不平衡，出现接地信号，值班人员在断开线路时，每选断开接地线路，对地电压就发生变化，有几条线路发生单相接地，三相对地电压就发生几次改变，若把这些电压有变化的线路停掉，电网接地消除，这就可判断出是三条或以上同名相接地故障。

经试拉开关后，电压变化为A相电压为21kV、B相电压为21kV、C相电压为21kV，线电压恢复正常，可判断为所拉开关的线路B相接地。

3.结束语

正确判断和迅速处理35kV系统电压异常情况，是变电站现场值班人员必须掌握的基本技能。为了确保电网系统的安全、稳定、可靠运行，值班人员应先根据35kV系统电压波动的规律判断故障类型，分隔故障范围，依照故障的轻重缓急分别处理。

根据35kV电压异常原因及其危害，处理顺序依次是：系统谐振、低压熔丝熔断、单相接地、高压熔丝熔断、二次回路异常。

参考文献

[1]省公司关于小电流接地系统处理原则和流程.

作者简介：潘铁根（1985―），男，江苏兴化人，助理工程师，变电运行专业技师，保定供电公司变电运维工区东杨运维班主值，主要从事变电运行专业工作。