小电流接地系统故障分析和查找

随着电力体制改革越加深入，少人或无人值守变电站将日趋成为主流；通过对变电站35kV及以下电压等级线路跳闸事件的调查发现，监控调管和值班人员对上传信号和现象的正确判断直接关乎对客户的安全可靠持续供电。本文简要分析了35kV及以下电压等级接地现象分析，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】 小电流接地系统 接地故障 接地查找

电力作为基础行业要求供电具有持续不间断性，减少突发停电事件，通常用户接入使用35kV及以下电压等级，由于接线形式多样，中低压线路分支多，且走向较复杂，尤其在设计施工中质量参差不齐，运行中发生接地故障的几率很高，这就要求变电运维和监控调管人员能及时迅速的处理各类小电流接地系统的异常。

1 小电流系统正常及异常情况下电流电压分析

小电流接地系统包括中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地三种方式。出于保护设备、可靠供电考虑，35KV系统接地电容电流小于10A、6-10KV系统小于30A，中性点不接地；35KV系统接地电容电流大于10A、6-10KV系统大于30A，应采用中性点经消弧线圈接地。

1.1 中性点不接地系

1.1.1 正常运行时各项分析

如图1。

1.1.2 A相接地故障时各项分析

如图2。

1.1.3中性点不接地系统单相接地的特点

从以上图示对比，经过计算可得出以下结论：

（1）发生单相金属性接地时，接地相A相对地电压即为零，中性点转移至接地点，同时对地电压升高为相电压，非故障相对地电压升高为线电压。故障相对地电容被短接，非故障相B、C相对地电容上的电压和流过的电流升高至 倍。系统内出现零序电压，大小等于系统正常工作时的相电压。

（2）非故障线路的零序电流3I0的大小与本线路的接地电容电流相等；故障线路的零序电流3I0的大小与所有非故障线路的零序电流3I0之和等值，也就是零序电流大小值为所有非故障线路的接地电容电流之和。

（3）各正常运行线路亦存在电容电流，大小取决于该线路的对地电容，而对地电容的大小与线路的结构有关，与负荷大小及系统短路容量无关。一般的对地电容的大小与线路的长度成正比，与线路的对地距离（高度）成反比。

1.2 中性点经消弧线圈接地系统异常情况下电流电压分析

中性点不接地系统发生单相接地时，接地点将通过接地线路网络的全部对地电容电流。如果接地时电容电流相当大，就会在接地点产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压继续增加较大幅度，在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点接地短路，使事故扩大。在电容电流较大的网络，较多采用中性点经消弧线圈接地过补偿调节调节方式，利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的电容电流，避免系统振荡，同时使接地故障电流减小，以致自动熄弧，保证继续供电。如图3所示。

与上述正常工作时各项图示对比，经计算可知有如下结论：

（1）在消弧线圈接地电网中发生A相单相接地故障时，补偿原因接地各类现象类似于完全金属性接地，故障相对地电压为零，非故障相对地电压为电网线电压，电网出现零序电压，它的大小等于电网正常工作时的相电压，消弧线圈两端电压为零序电压。

（2）非故障线路3I0大小等于本线路的接地电容电流，在过补偿的情况下，故障线路3I0等于残流与本线路接地电容电流的绝对值之和。

变电运行现场实际较多采用过补偿方式，这种方式避免谐振过电压同时亦给系统增容扩建，日后大负荷情况下补偿留有裕量。当消弧线圈容量不足，或者电网接地电容电流过大需要装设消弧线圈而暂时未安装时，系统内较多做法是采用分割电网的方法以满足系统需求。

消弧线圈的安装地点一般安装在电源变电站变压器中性点；电源变电站变压器该侧为三角形接线时，也可安装在用户变电站内；再有被广泛应用的就是装设接地变压器。小电流接地系统单相接地时不构成短路故障，不破坏线电压的对称性，不影响用电设备的运行。系统出现零序电压，绝缘监察装置报警。

小电流接地系统单相接地时，允许带接地点继续运行不超过两小时，但应尽快消除，以避免由于非故障相对地电压升高，造成系统绝缘薄弱环节损坏而形成多相接地短路故障或设备损坏。接地相对地电压降低，其他两相升高；经消弧线圈接地时，消弧线圈两端电压升高，电流增大；弧光接地时接地点会出现弧光和放电声，同时较多伴随系统过电压。系统内各点电压与故障点的距离基本没有关系，各点电压基本相同，所以连接在系统上的各个变电站对故障的现象表现基本相同；

2 异常处理

变电运维人员需根据表计或监控系统电压指示的实际情况，判断故障相别及接地性质，及时进行汇报获取线路对侧相关信息，并做好记录；现场查找故障点时，务必要穿绝缘靴，接触构架需戴绝缘手套，并保持规定的安全距离，检查站内一次系统有无明显故障点。

2.1 一般接地查找办法

2.1.1 分割电网，确定故障范围

双母线或单母线分段接线并列运行时，根据调度指令拉开母联或分段开关，将电网分割成两个独立的系统，以确定故障点在哪一部分，确定故障范围后应恢复原运行方式。

2.1.2 试拉可疑线路，找出故障点

根据调度指令，按照试拉原则，逐条试拉故障范围内的线路，直至找出故障点。线路试拉后，无论有无故障点，都要立即恢复供电。变电站接某些重要用户不允许中断供电，对这类用户不宜采用试拉的方法，如接线未单母线且各类方法均查找不出，可与对方调度联系，做好推拉应急推拉准备，重要用户线路对侧亦可配合进行倒母线、解列进行确认本线路接地情况。如在双母线接线情况下，可采用将故障母线上的线路逐条倒至无故障母线的方法；

2.2 特殊接地点的查找

小电流接地系统部门线路不装设B相电流互感器，考虑到实际的接线再加上结合一般的查找办法就都可以找到接地查找的方式，现就常见的四种情况做说明。

2.2.1 两条线路同名相接地

如按照单条线路接地推拉无效后，可进行单母线接线采用试拉后不再送电的方法，双母线接线采用逐条线路倒母线的方法排除。

2.2.2 母线接地

单母线分段接线需在解列运行后采用试拉所有元件后不再送电的方法查找，双母线接线采用逐条线路倒母线的方法排除， 直至停完整条母线继续接地。

2.2.3 变压器至母线间引线接地

同母线接地查找办法类似，在推拉主变开关时，如有重要用户则可先进行并列后再进行拉开主变压器开关后检查故障情况。

2.2.4 通过接地线路环网运行

对可能构成环网运行的线路，应与用电客户做好沟通，进行逐段解环查找。

3 单相接地与电压互感器保险熔断现象的区别

小电流接地系统电压互感器根据设备不同，高低压侧均可装设熔断器，当高低压熔断器熔断时，会产生一些类似单相接地的象征，在判断处理时用电压表即可，还需注意区别。

3.1 电压互感器低压侧保险熔断

当电压互感器低压侧一相保险熔断或小开关跳闸时，熔断相电压指示为“0”，类似于完全金属性接地相。但其他两相电压不发生变化，仍为相电压，更不会产生零序电压，即电压互感器开口三角绕组没有零序电压输出，绝缘监察装置或监控系统不发“单相接地”报警信号。

3.2 电压互感器高压保险熔断

电压互感器高压保险一相或两相熔断，熔断相对地电压接为“0”，未熔断相对地电压不发生变化，仍为相电压。但由于高压侧缺少相电压，电压互感器输入电压不平衡，反应在二次将产生零序电压，所以在电压互感器二次开口三角就有零序电压输出100V，绝缘监察装置或监控系统就会发出单相接地报警信号。

总之，万变不离其宗，所有的接地都有迹可循，最主要的是理解了接地时的电流、电压变电情况。结合变电站接线的实际加上一般查找接地的办法，所有的接地都可被查找到，进而保障无故障用户供电，增加供电的可靠性，进而为人民生活便利和社会经济进步助力。

参考文献

[1]Paul M.Anderson，A.A.Fonad.电力系统控制与稳定[M].北京：电子工业出版社，2012（05）.

[2]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，2007

[3]赵亮.检验法法查找10kV单相接地线路[J].冶金动力，2008（06）.

作者单位

国网榆林供电公司 陕西省榆林市 719000