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小電流接地系統(tǒng)單相接地故障分析與處理

文檔作者：吳軼群，張永忠文檔來源： 1．廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學院 2．廣東連南供電局輸變電部		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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ISSN 1672-2841 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學院學報2013年第1 1卷第3期
CN 44一l587，Z Journal ofGuangdongTechnicalCollege of WaterResources and ElectricEngineering，2013，Vo1．II． No．3 29—32
小電流接地系統(tǒng)單相接地故障分析與處理
吳軼群，張永忠
(1．廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學院，廣東廣州510635；2．廣東連南供電局輸變電部，廣東清遠5133Oo)
摘要：通過對小電流接地系統(tǒng)單相接地故障特征現(xiàn)象的分析，指出單相接地故障對變電設(shè)備
和配網(wǎng)的危害，并以其故障特征作為判斷依據(jù)，尋找故障點，提出預防和故障處理辦法。減
少單相接地故障的發(fā)生，確保配電網(wǎng)安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；小電流接地系統(tǒng)；單相接地；判斷處理
中圖分類號：TM645 文獻標識碼：A 文章編號：1672—2841(2013)03—0029—04
我國6～35KV電力系統(tǒng)大多為小電流接地系
統(tǒng)，也即采用中性點不接地運行方式。與大電流接
地系統(tǒng)(中性點直接接地運行方式)相比，該運行
方式在發(fā)生單相接地時，由于接地電流是由系統(tǒng)的
電容電流構(gòu)成，沒有直接構(gòu)成短路，接地電流較
小，且線電壓仍然保持對稱，因此小電流接地系統(tǒng)
允許短時間內(nèi)帶故障運行，極大提高了供電的可靠
性。
但隨著雨季、大風等惡劣天氣條件的影響，單
相接地故障頻繁發(fā)生，也會嚴重影響變電設(shè)備和配
網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行。發(fā)生單相接地后，非接地相
電壓升高，會引起系統(tǒng)絕緣薄弱的地方擊穿發(fā)展成
相間短路，將事故擴大；同時，電壓升高也可能使
得電磁型電壓互感器鐵心嚴重飽和而燒毀；另外隨
著電網(wǎng)的擴大及供電線路的電纜化，單相接地后接
地電流增大會產(chǎn)生間歇性弧光過電壓，引起系統(tǒng)振
蕩，危害設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全，導致事故跳閘率明
顯升高。
因此現(xiàn)場運行人員要熟悉小電流接地系統(tǒng)發(fā)生
接地故障時的處理方法，及時準確尋找到接地點，
避免事故擴大?，F(xiàn)結(jié)合現(xiàn)場實例，就小電流接地系
統(tǒng)單相接地故障發(fā)生時的特征、發(fā)生后的處理辦法
等進行粗淺的闡述。
1 小電流接地系統(tǒng)單相接地的特點
電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的最大特征是系統(tǒng)
出現(xiàn)零序電流和電壓，而小電流接地系統(tǒng)零序電流
實際上是由系統(tǒng)元件對地電容電流構(gòu)成。小電流接
地系統(tǒng)某條線路發(fā)生單相(A相)接地時零序電流
電壓相量如圖1所示。
。 1 。 · · ‘
故障點零序電壓：uK。=÷(u +u +u )=一E
J
故障點零序電流： 。=一3j~OCo 。
C0z=co l+c 2+C 3
通過對圖1分析可知，在小電流接地系統(tǒng)發(fā)生
單相接地時，有以下特點：
(1)線電壓不變，可繼續(xù)運行兩小時，但故障
相對地電壓下降為零，非故障相對地電壓升高至線
電壓大小，即升高、／了倍。
(2)故障相對地電容電流為零，非故障相對地
電容電流增大、／了倍。單相接地電容電流為系統(tǒng)
正常運行時每相對地電容電流的3倍。
(3)全系統(tǒng)均出現(xiàn)零序電壓且處處相等，中性
點電壓偏移為正常對地相電壓。
(4)非故障線路的零序電流方向為母線流向線
路，零序電流由本線路對地電容電流形成，零序電
流超前零序電壓90 ；故障線路零序電流方向為線
路流向母線，零序電流由全系統(tǒng)非故障元件對地電
容電流形成，零序電流滯后零序電壓90 。母線出
收稿日期：2013·04-10
作者簡介：吳軼群，女，副教授，碩士研究生，主要從事電力系統(tǒng)二次回路及繼電保護教學研究。
30 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學院學報
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圖1 (al網(wǎng)絡圖；
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(b)電壓相量圖：(c)零序電流與電壓時的相量圖
線愈多，故障線路流過的零序電流愈大。
2 故障現(xiàn)象分析與判斷
小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地可以利用上述
特點進行分析判斷，但有時在運行中所出現(xiàn)的情況
與接地故障的特征很類似，我們要加以區(qū)分這種
“虛接地”信號。主要注意下列兩種情況的區(qū)分：
2．1線路斷線或 保險熔斷與單相接地故障的
區(qū)分
一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，故障相對地電壓下
降，非故障相對地電壓升高，電壓互感器二次開口
三角側(cè)產(chǎn)生零序電壓，從而發(fā)出接地信號。
線路一相斷線或PI’一次保險熔斷后，故障相
電壓降低，電壓互感器二次開口三角側(cè)也有零序電
壓出現(xiàn)，同樣也可能發(fā)出接地信號。特別是線路聯(lián)
接點接觸不良出現(xiàn)間斷性斷線，也類似于間隙性接
地故障的特征，但這都是一種“假接地”現(xiàn)象。線
路一相斷線或PT一次保險熔斷后，由于磁路相
通，熔斷相的二次繞組中感應出電動勢(通常為
0-60％的相電壓)，故二次側(cè)電壓表指示不為零。
此時故障相電壓降低但不會降到零，非故障相的電
壓不變?nèi)詾橄嚯妷骸５ジ衅鏖_口三角處會出現(xiàn)
33V左右電壓值，因此有可能啟動接地信號。
若PT某相二次熔斷器熔斷，則該相電壓為
零，另外兩相電壓正常，互感器開H=-角處無零序
電壓輸出。此時變電站應發(fā)出“電壓互感器斷線”
信號。
下面由表1說朋E述三種 電醫(yī) 寺點。
運行人員可熟練根據(jù)電壓的變化情況大致判斷
運行中可能發(fā)生的問題。
2．2 “虛接地”現(xiàn)象與單相接地故障的區(qū)分
“虛接地”現(xiàn)象的發(fā)生一般有下列兩種情況：
(1)諧振
電力網(wǎng)的三相導線之間及各相對地之間，沿導
線全長都分布有電容，而 的非線性電感與之可
形成Lc諧振，當系統(tǒng)參數(shù)改變，如切除部分線
路、母線負荷投退及在母線充電時都有可能引起
LC諧振，從而使系統(tǒng)中性點電位發(fā)生偏移，產(chǎn)生
零序電壓，誤發(fā)接地信號。
但諧振過電壓至少有一相的對地電壓升高超過
線電壓，這點與單相接地的電壓變化有區(qū)別。因此
在操作時若出現(xiàn)接地信號，且一相、二相或三相對
表1
吳軼群，張永忠：小電流接地系統(tǒng)單相接地故障分析與處理 31
地電壓超過線電壓，則應考慮可能是由于諧振引
起，并不是真正發(fā)生了接地故障，此時可改變系統(tǒng)
參數(shù)，如臨時增加或減少線路，或斷合母聯(lián)斷路器
予以消除。另外諧振的發(fā)生一般持續(xù)時間較短，否
則要采取一定措施。
(2)空載母線充電
變壓器對空載母線充電時，由于三相開關(guān)合閘
不同步，三相電壓和三相對地電容不平衡，可能使
中性點發(fā)生位移，出現(xiàn)零序電壓發(fā)出接地信號。若
此時投入一臺變壓器或一條線路，破壞諧振條件，
則該現(xiàn)象可消失。
3 單相接地故障的處理
發(fā)生接地故障時，運行人員必須按照規(guī)程迅速
尋找接地點，隔離接地元件，防止事故擴大，按照
系統(tǒng)運行規(guī)定，帶接地故障運行的時間一般不允許
超過2小時。目前變電站對單相接地的判斷處理主
要有以下兩種方式：
(1)采用消弧線圈自動調(diào)諧及接地選線裝置
隨著電網(wǎng)的日益復雜和擴大，系統(tǒng)對地電容電
流急劇增加，單相接地后流經(jīng)故障點電流增大，電
弧不易熄滅，使系統(tǒng)發(fā)生振蕩，在非故障相引起間
歇性弧光接地過電壓，危害系統(tǒng)和設(shè)備安全。為綜
合解決問題，很多變電站采用了消弧線圈自動調(diào)諧
及接地選線裝置， 對提高供電系統(tǒng)的安全性和可
靠性起到積極作用。
消弧線圈自動調(diào)諧裝置的原理是在系統(tǒng)發(fā)生單
相接地時，利用消弧線圈產(chǎn)生的感性電流去補償故
障點的電容電流，使流經(jīng)故障點的電流變小，電弧
自動熄滅，且裝置可根據(jù)系統(tǒng)對地電容電流大小，
隨時調(diào)整線圈電感量大小，以達到完全補償來消除
弧光接地過電壓，從而抑制故障發(fā)展，防止事故擴
大。目前自動調(diào)諧裝置大多是由微機調(diào)諧器來實
現(xiàn)，而微機調(diào)諧控制器則以脫諧度和殘流作為判斷
是否需要調(diào)節(jié)消弧線圈補償電流的依據(jù)。因此自動
調(diào)諧裝置要能夠達到最佳補償效果，必須在線實時
測量系統(tǒng)電容電流的變化和系統(tǒng)中零序電流、電壓
的變化。另外，對于6-IOKV配電變壓器的高壓側(cè)
繞組，通常為三角接法，無中性點引出，為了引出
中性點連接消弧線圈，通常采用繞組為z接、零
序阻抗低的接地變壓器。
傳統(tǒng)變電站在發(fā)生單相接地時，運行人員根據(jù)
交流絕緣裝置發(fā)出的元選擇性接地信號，依次斷合
各出線開關(guān)，以隔離接地點來尋找故障線路。這種
操作既麻煩，又影響系統(tǒng)的可靠和安全運行，因此
小電流接地選線裝置得到了廣泛的運用。小電流系
統(tǒng)接地選線裝置可以共享自動調(diào)諧裝置的輸入的這
些參數(shù)資源，不僅采用零序電流、零序電壓作為判
斷依據(jù)，還采用了人工智能、視在功率、零序阻抗
變化、諧波變化、五次諧波等多種方式綜合選線，
選線準確率較高。
(2)運行人員按照調(diào)度命令尋找接地故障
系統(tǒng)發(fā)出接地信號后，傳統(tǒng)變電站主要依靠運
行人員自身的專業(yè)素質(zhì)和運行經(jīng)驗，按照調(diào)度命令
來查找故障點，檢查時需注意先室內(nèi)后室外設(shè)備，
并對系統(tǒng)進行拉路尋找，必要時要分割電網(wǎng)以縮
小查找范圍，若仍未找到故障線路，則應考慮是兩
條線路同相接地或所內(nèi)母線設(shè)備接地情況。這就要
求現(xiàn)場運行人員熟悉系統(tǒng)接地特征，并有靈活的應
變能力和豐富的運行經(jīng)驗。
案例：2000年3月15日凌晨，廣東清遠連南
1 10KV明珠變電站中央信號屏發(fā)出IOKV接地現(xiàn)象
(當時A相電壓為10．6KV，B相電壓為1．8KV，C
相電壓為10．7KV，3UO為108V)。在作好記錄匯
報調(diào)度后，請求對線路進行拉路檢查。當逐一拉開
線路后，發(fā)現(xiàn)接地現(xiàn)象仍一直存在。在檢查站內(nèi)設(shè)
備時發(fā)現(xiàn)10KV51PT柜內(nèi)正在冒煙，并伴有劇烈的
臭膠味，即斷開501開關(guān)，拉開51PT，經(jīng)檢查發(fā)
現(xiàn)是5 1PTB相避雷器(氧化鋅避雷器)擊穿并燒
毀。隨后，逐一送回線路(在斷開501開關(guān)時，已
經(jīng)將所有的10KV線路全部斷開)。在送完線路后
發(fā)現(xiàn)依舊有B相接地告警，隨即判斷線路應還有
同名相接地。值班員再次對線路進行檢漏，當檢漏
完所有線路，接地現(xiàn)象依舊存在。為了縮短故障范
圍，將另外一臺備用變壓器投入運行。52PT投入
運行(其二次依舊是并列的)，斷開10KV母聯(lián)
500開關(guān)，對IOKV系統(tǒng)進行分割檢查。在檢查時
發(fā)現(xiàn)斷開10KVI段某條線路時，中央信號屏顯示
10KVI段接地告警信號消失，判斷該條線路有接地
現(xiàn)象。但是10KVII段接地信號依舊在告警，接著
再在II段檢漏線路，當斷開某條II段所帶線路的
開關(guān)后，接地現(xiàn)象消失，此時，站內(nèi)所有接地現(xiàn)象
均已全部消失，10KV系統(tǒng)恢復正常運行狀態(tài)。這
是在變電運行中碰到的較為復雜的一次接地情況。
32 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學院學報 2013，11(3)
4 結(jié)束語 保證系統(tǒng)安全性。
為了提高系統(tǒng)供電可靠和安全，減少接地故障 參考文獻
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一 。?
Single-phase Grounding Fault Analysis and Processing of the Small Current
Grounding System
WU Yi-qun,ZHANG Yong-zhong
(Guangdong Technical College of Water Resources and Electric Engineering，Guangzhou 510635，China；Guangdong
· Liannan Power Supply Bureau，Qingyuan 5 1 3300，China)
Abstract：Based on the analysis of single·。phase earth fauh phenomenon characteristics of the small current grounding
system，this paper points out that the fault phenomenon will do great damage to substation equipment and transmission
line system．With the fault features as judgment evidence and prevention and fault handling methods put forward，the
occurrence of the single-phase grounding fault can be reduced，and the security and economic and stable operation of
Key words：electric power system；small current grounding system；single—phase grounding；judge and deal with
(上接第28頁)
力不足，主要表現(xiàn)為社會效益；而維持社會的穩(wěn)定
和可持續(xù)發(fā)展的社會效益難以用指標衡量。
財務平衡分析表明，受水區(qū)各灌區(qū)工程的年收
入單一，水費征收極其有限，必須通過政府財政補
貼，才能維持工程的良性循環(huán)。
灌區(qū)工程屬社會公益性工程，社會效益巨大，
財務收入極其有限，不具備貸款條件，其資金籌措
要靠政府投入。
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京：水利電力出版社，1994．
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【s】． 2004．
Economic Evaluation of Water-saving Reconstruction Project for a Certain
Large-sized Irrigation District
l， Ⅳ Yi—mei
(Guangdong Technical Colege of Water Resources and Electric Engineering，Guangzhou 5 10635，China)
Abstract：ussed，which provides reference for similar projects．Because water-saving reconstruction project of irriga—
tion district includes many complex contents，which have characteristics of many dots，wi de area，long line，and mixed
with old installations，it’S hard to distinguish its project cost and benefit．All of the reasons cause dificulty in economic
evaluation．Taking reconstruction project of a certain large-sized irrigation district for example，the method of
calculation and analysis about cost and benefit is disc
Key words：irrigation scheme；irrigation district；reconstruction；economic evaluation

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