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小電流接地系統(tǒng)單相接地的分析處理

文檔作者：斯學(xué)芬文檔來源：國網(wǎng)新疆昌吉供電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月10日
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2015年第2期總第205期 新疆電力技術(shù)
小電流接地系統(tǒng)單相接地的分析處理
斯學(xué)芬
國網(wǎng)新疆昌吉供電公司(昌吉831100)
摘要：小電流接地系統(tǒng)中，單相接地是一種常見
的故障，雖然對(duì)線電壓用戶的供電不構(gòu)成影響，但
升高的非故障相電壓，可能發(fā)展成相間短路，導(dǎo)致
電壓互感器鐵芯嚴(yán)重飽和，因此，對(duì)已發(fā)生接地的
線路，應(yīng)盡快發(fā)現(xiàn)并處理。
關(guān)鍵詞：小電流接地薄弱環(huán)節(jié)
1 前言
本文針對(duì)昌吉地區(qū)電網(wǎng)一lOkV系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生
單相接地故障做了深入的采樣和分析，不僅從理論
上分析了變電站小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)
的現(xiàn)象，也闡述了對(duì)當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的危
害，從而給出了處理方案，針對(duì)西部大開發(fā)和昌吉
地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展而對(duì)電網(wǎng)的要求有一定的指導(dǎo)
意義。
2 故障案例
在小電流接地系統(tǒng)中，由于單相接地故障約占
配網(wǎng)故障的70％以上，而短路故障也多為單相接地
后演變成多相接地而形成的。同樣由于昌吉地區(qū)
地域遼闊，地域遼闊線路分支多而長(zhǎng)的特點(diǎn)導(dǎo)致了
lOkV系統(tǒng)單相接地故障發(fā)生率也是比較高的，單從
1 lOkV清水泉變電站lOkV系統(tǒng)單相接地統(tǒng)計(jì)來看，
僅2012年發(fā)生的接地次數(shù)就達(dá)十多次，而且主要集
中在2—7月份。(注：1lOkV清水泉變電站為單臺(tái)主
變運(yùn)行，主變額定容量20兆伏安，lOkV I、Ⅱ母聯(lián)絡(luò)
運(yùn)行)
1)2012年02月l9日，lOkV母線A相全接地，依
次拉、合清煤北線、清焦線、清和線、清煤東線、清煤
南線，查不到接地點(diǎn)(后自行消失)，接地點(diǎn)可能在
其他線路。
2)2012年o4月06日，lOkV母線A相全接地，①
18：45依次拉、合清煤南線、清和線，18：58拉開清煤
東線，查接地點(diǎn)在清煤東線；②19：02接地又出現(xiàn)。20：
02依次拉、合清煤北線、清焦線、清礦一線、清礦二
線、清和線，21：04拉開清煤南線，查找接地點(diǎn)僅在清
煤南線；21：1 1清煤東線送電；@21：44合上清煤南線
接地還在；23：17接地消失。
3 故障分析
3．1故障形成原因
由于該常規(guī)變電站在單相接地時(shí)，是靠絕緣監(jiān)
視裝置(見圖)發(fā)出信號(hào)告
知運(yùn)行人員。然后由運(yùn)行人員通過遙測(cè)電壓值和
相關(guān)的遙信來判斷故障相別和是否全接地等情
況。由于絕緣監(jiān)視裝置只能判斷某一電壓等級(jí)系
統(tǒng)有無接地，而不能指出故障點(diǎn)所在的線路，所以
為了查找故障點(diǎn)，必須短時(shí)間依次斷開各條線路斷
路器，確認(rèn)是非故障線路后再恢復(fù)供電。這樣嚴(yán)重
·◆ -◆ _◆ -+ ?！?- ● ?！?- + ◆ 。◆ -● - ·’．r?！?◆ ?！?-● -◆ - ◆ -◆ ?！?- ◆ _◆ - ◆ ?！?· ◆ ?！?- ◆ -◆ ? ◆ · -·● ?！?- ．-‘◆ ◆ ?！?◆ ?！?◆ -◆ -◆ -◆ _◆ -◆ 。◆ - ◆ ·
【作者簡(jiǎn)介】斯學(xué)芬(1975一)女，大專，現(xiàn)從事電力調(diào)控中心調(diào)監(jiān)控工作。
·48·
新疆電力技術(shù) 2015年第2期總第205期
影響了供電的可靠性。雖然電網(wǎng)拉路的順序是按
不重要的負(fù)荷先拉，重要的負(fù)荷后拉。但由于現(xiàn)在
1lOkV變電站均實(shí)現(xiàn)了無人值守、綜白化系統(tǒng)的管
理，遠(yuǎn)方集中監(jiān)控又使得遙測(cè)、遙信上傳緩慢，再加
之運(yùn)行人員在監(jiān)控后臺(tái)操作涉及五防裝置，操作、
監(jiān)護(hù)密碼，設(shè)備編號(hào)等一系列的輸入，使得斷路器
拉開后不能快速地合上；這樣就使得故障點(diǎn)的查找
和消除的時(shí)間比較長(zhǎng)，在這個(gè)過程中，還可能會(huì)引
發(fā)弧光接地、過電壓或短路等后果，嚴(yán)重地影響到
安全生產(chǎn)。
而作為清水泉變電站所在電網(wǎng)負(fù)荷—— 主供
煤礦供電，其重要性也相當(dāng)重要。但是，由于天氣、
環(huán)境、設(shè)備等不確定的因素導(dǎo)致每次接地情況不
一
。單一特征的判斷相對(duì)容易，兩種及以上情況復(fù)
合性故障引起的電壓異常，判斷與處理就較為復(fù)
雜。本文中例舉的具體事項(xiàng)就可以看出，憑經(jīng)驗(yàn)收
到的成效不大。而以下原因系統(tǒng)引起單相接地故
障相當(dāng)多：
1)設(shè)備絕緣不良，如老化，受潮，絕緣子破裂，表
面臟污，發(fā)生擊穿接地。
2)小動(dòng)物，鳥類及外力破壞。
3)線路斷線。
4)惡化天氣，如雷雨，大風(fēng)等。
5)人員過失。
當(dāng)小接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，由于沒有
直接構(gòu)成回路，接地電容電流比負(fù)載電流小得多，
而且系統(tǒng)線電壓仍然保持對(duì)稱，不影響對(duì)用戶的供
電。因此，規(guī)程規(guī)定允許帶一個(gè)接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行不
超過兩小時(shí)。但是對(duì)系統(tǒng)帶來以下危害：
1)由于非故障相對(duì)地電壓升高，系統(tǒng)中的絕緣
薄弱點(diǎn)可能擊穿，造成短路故障。
2)故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，會(huì)燒壞設(shè)備并可能發(fā)展成
相間短路故障。
3)故障點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電弧時(shí)，在一定條件下，產(chǎn)
生串聯(lián)諧振過電壓，其值可達(dá)相電壓的2．5～3倍，
對(duì)系統(tǒng)絕緣危害很大。
因此，對(duì)已發(fā)生接地的線路，應(yīng)盡快發(fā)現(xiàn)并處
理。這就要借助系統(tǒng)中設(shè)置的絕緣監(jiān)察裝置，來對(duì)
故障作出準(zhǔn)確的判斷和處理。
3．2絕緣監(jiān)察工作原理
對(duì)于絕緣監(jiān)察裝置，我們通常采用三相五柱式
電壓互感器加上電壓繼電器、信號(hào)繼電器及監(jiān)視儀
·49·
表構(gòu)成。它由五個(gè)鐵芯柱組成，有一組原繞組和二
組副繞組，均繞在三個(gè)中間柱上，其接線方式是：
ynynd。這種接線的優(yōu)點(diǎn)是第一副繞組不僅能測(cè)量
線電壓，而且還能測(cè)相電壓，第二副繞組接成開口
三角形，能反映零序電壓。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在正常情況下，
第一副繞組的三相電壓是對(duì)稱的，開口三角形開口
端理論上無電壓，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相金屬性接地時(shí)
(假設(shè)A相)，網(wǎng)絡(luò)中就出現(xiàn)了零序電壓。網(wǎng)絡(luò)中發(fā)
生非金屬性單相接地時(shí)，開口兩端點(diǎn)問同樣感應(yīng)出
電壓，因此，當(dāng)開口端達(dá)到電壓繼電器的動(dòng)作電壓
時(shí)，電壓繼電器和信號(hào)繼電器均動(dòng)作，發(fā)出音響及
燈光信號(hào)。值班人員根據(jù)信號(hào)和電壓表指示，便可
以知道發(fā)生了接地并判定接地相別，然后向調(diào)度值
班員匯報(bào)。但必須指出，絕緣監(jiān)察裝置是一段母線
共用的，它必竟不是人腦，不可能選擇鑒別故障類
型，由于實(shí)際情況要比書本上的理論復(fù)雜得多，惡
劣天氣、網(wǎng)絡(luò)中高壓熔絲熔斷、電網(wǎng)中的高次諧波
及電壓互感器本身的誤差等一系列問題，都可能使
電壓互感器二次側(cè)開口三角形繞組感應(yīng)出不平衡
電壓，使電壓繼電器、信號(hào)繼電器動(dòng)作，發(fā)出虛假接
地信號(hào)。
3．3故障現(xiàn)象類型
根據(jù)我們多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)事故的情況
分析，把接地故障現(xiàn)象分為以下幾種類型：
1)金屬性接地。約占整個(gè)接地故障次數(shù)的
60％，且多發(fā)生在饋電線路上。現(xiàn)象為：故障相電壓
為零或接近于零，非故障相電壓上升為線電壓或接
近于線電壓。這在我們昌吉地區(qū)比較常見。
2)非金屬性接地。約整個(gè)接地故障次數(shù)的
30％，且多發(fā)生在饋電線路上，接地現(xiàn)象為故障相電
壓大于零，但低于相電壓，非故障相電壓大于相電
壓而低于線電壓。
3)鐵磁諧振：約占整個(gè)接地故障次數(shù)的5％，多
發(fā)生在發(fā)電廠或變電所，現(xiàn)象為：一相電壓下降f不
為零)，兩相電壓升高，或兩相電壓下降(不為零)，一
相電壓升高f或滿偏)。
4)兩條線路同相接地故障：約占整個(gè)接地故障
次數(shù)的5％，兩條配電線路同相發(fā)生接地時(shí)，絕緣監(jiān)
察一相對(duì)地電壓表指示不平衡，出現(xiàn)接地信號(hào)，變
電所值班員按拉路法逐條檢查線路時(shí)，應(yīng)特別注
意，拉每條出線時(shí)絕緣監(jiān)察三相對(duì)地電壓表的變
化，若全部拉完線路一遍，三相對(duì)地電壓表沒有變
2015年第2期．6-第205期 新疆電力技術(shù)
化，說明不是線路有單相接地故障，是變電站內(nèi)設(shè)
備接地，這時(shí)應(yīng)將線路全部拉開，同時(shí)監(jiān)視三相對(duì)
地絕緣監(jiān)察電壓表沒有變化，若電壓表有指示，應(yīng)
考慮有兩條配電線路同時(shí)發(fā)生單相接地。
3．4 10kV系統(tǒng)單相接地故障危害
針對(duì)10kV配電系統(tǒng)是中點(diǎn)性點(diǎn)非直接接地的
小電流接地系統(tǒng)，根據(jù)有關(guān)理論和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析，
認(rèn)為：
1)在線路發(fā)生單相接地時(shí)，非故障相的對(duì)地電
壓將會(huì)迅速升高，視接地程度不同，最高可升至正
常時(shí)對(duì)地電壓的1．732倍，有可能擊穿正常相的絕
緣薄弱環(huán)節(jié)，形成兩點(diǎn)對(duì)地短路。
2)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)出現(xiàn)的電弧放電，破壞
了系統(tǒng)原來相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行方式并引發(fā)振蕩，使故
障相和正常相均產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓。
3)配電系統(tǒng)內(nèi)，斷路器、隔離開關(guān)的混合操作，
改變了電網(wǎng)的能量分配和傳遞方式，會(huì)產(chǎn)生操作過
電壓。特別是線路斷路器在數(shù)十毫秒的瞬間分?jǐn)?
高達(dá)幾千甚至上萬安培的短路沖擊電流。這能在
極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的復(fù)雜的磁能量轉(zhuǎn)換必定會(huì)產(chǎn)生
極高的過電壓，這無疑是最危險(xiǎn)的。
4)系統(tǒng)中還大量使用互感器、電抗器等具有鐵
芯和繞組的設(shè)備。上述幾種過電壓的產(chǎn)生會(huì)使鐵
芯迅速飽和，引起鐵磁諧振，造成更危險(xiǎn)的諧振過
電壓
4 措施要求
1)當(dāng)出現(xiàn)接地告警時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查三相電壓情
況，嚴(yán)禁將以下情況誤判斷為接地故障：
(1)Tv一次、二次保險(xiǎn)熔斷或TV二次回路斷
線引起的三相電壓指示不平衡；
(2)空投母線時(shí)造成的電壓不平衡誤發(fā)的接地
告警；
2)當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，應(yīng)做到：
(1)先詳細(xì)檢查確認(rèn)站內(nèi)設(shè)備無異常后，向調(diào)
度申請(qǐng)拉路檢查。查找時(shí)兩人一起進(jìn)行，一人監(jiān)視
電壓，一人拉路，當(dāng)兩段母線并列運(yùn)行時(shí)，先斷開母
線分段開關(guān)，判明接地母線；
(2)按調(diào)度命令拉路時(shí)，拉路的順序一般為：先
架空線路后電纜線路，先空載線路后負(fù)載線路；先
長(zhǎng)線路后短線路；先一般用戶后重要用戶；先無保
安電的用戶后有保安電的用戶；往往先查找分支
多、線路長(zhǎng)、負(fù)荷小、不太重要的線路，有經(jīng)驗(yàn)的值
班員也會(huì)先查找接地頻率多的線路。
(3)拉路時(shí)當(dāng)拉完所有的出線后仍找不到故障
點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮母線(含接于母線的設(shè)備)接地，或兩
條以上的線路同相接地。如母線接地，應(yīng)及時(shí)將母
線撤出運(yùn)行，排除故障后恢復(fù)供電；如不同線路接
地，應(yīng)先將線路全拉開逐條試送線路來判別。
(4)接地后檢查站內(nèi)設(shè)備時(shí)，應(yīng)做好安全措施：
室內(nèi)不得接近故障點(diǎn)4m以內(nèi)，室外不得接近故障
點(diǎn)8m以內(nèi)，進(jìn)入上述范圍必須穿絕緣靴；接觸設(shè)備
外殼、構(gòu)架及操作時(shí)應(yīng)帶絕緣手套，使用專用T具。
(5)電壓互感器高壓熔斷器熔斷，不得用普通
熔絲代替。必須用額定電流0．5A裝添有石英砂的
瓷管熔斷器有良好的滅弧性能和較大的斷流容量，
具有限制短路電流的作用。
5 結(jié)束語
通過以上分析，我們不難看出對(duì)10kV單相接地
故障，大都可以通過絕緣監(jiān)視裝置的報(bào)警及儀表指
示，經(jīng)分析判斷出故障的性質(zhì)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，運(yùn)
行人員清醒的頭腦認(rèn)真分析，從而及時(shí)排除故障，
確保系統(tǒng)正常安全地運(yùn)行。同時(shí)為了避免單相接
地故障給系統(tǒng)帶來的不良影響，不僅要求值班人員
熟悉有關(guān)運(yùn)行規(guī)程，了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，在實(shí)踐
中不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高處理問題的能力，還要積
極改善設(shè)備的運(yùn)行條件，及時(shí)消除設(shè)備缺陷，保持
設(shè)備的清清，提高配電線路檢修人員的技術(shù)水平，
縮短查找處理接地故障的時(shí)間，盡快恢復(fù)對(duì)用戶供
電．。
· 5O·
參考文獻(xiàn)：
【1】《變電運(yùn)行技能培訓(xùn)教材》江蘇省電力工業(yè)
局編中國電力出版社出版1995年8月第一版；
【2】《變電運(yùn)行及事故處理技術(shù)》肖信昌主編中
國電力出版社出版；2013年1月第一版；
『31《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障分析》吳曉梅、
鄒森元主編中國電力出版社出版2001年7月第一
版
[4】《電力安全工作規(guī)程》國家電網(wǎng)公司中國電
力出版社出版2011年7月第一版；

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