淺談小電流接地系統單相接地故障及故障處理

[摘要] 小電流接地系統在運行中發生接地故障的幾率很高，本文論述了小電流接地系統發生單相接地故障的原因、產生危害和對故障現象的區分判斷及處理方法。

[關鍵詞] 單相接地 故障 判斷 處理

引言

目前電力系統中性點接地方式包括直接接地、電抗接地、低阻接地、高阻接地、消弧線圈接地和不接地等。直接接地、電抗接地及低阻接地稱為大電流接地系統；高阻接地、消弧線圈接地和不接地稱為小電流接地系統。目前在國內3～66kV電力系統的中性點接地方式大多采用不接地或經消弧線圈接地的運行方式，即為小電流接地系統。該系統最大的優點是發生單相接地故障時，允許系統短時間繼續運行而不必立即切除故障。由于小電流接地系統發生單相接地故障時，其線電壓的大小和相位不變，所以允許其短時間運行。由于非故障的兩相對地電壓升高至線電壓，長期運行可能引起絕緣的薄弱環節被擊穿，發展成為相間短路，使事故擴大。當中性點經消弧線圈接地系統有接地故障時， 制造廠一般規定消弧線圈可運行２h，因此受電壓互感器和消弧線圈帶接地故障允許運行時間的限制，其帶接地故障運行時間一般為10kV、35kV線路允許接地運行不超過２h。

1、單相接地故障的原因及危害

1.1、發生單相接地故障的原因

在小電流接地系統中，單相接地是一種常見的臨時性故障，其原因通常為由于受潮、老化、絕緣子破裂、表面臟污等造成的設備絕緣不良，引起擊穿接地；外力破壞；小動物如老鼠、鳥類等；工作人員操作失誤；惡劣天氣如雷雨、大風等。

1.2單相接地故障造成的危害

發生單相接地故障后，非故障相對地電壓升高，系統中的絕緣薄弱點可能擊穿，造成短路故障；故障點產生間隙性電弧時，在一定條件下，產生串聯諧振過電壓，其值可達相電壓的2.5～３倍， 對系統絕緣危害很大；在故障點附近可能造成人員跨步電壓觸電；故障點產生電弧，會燒壞設備并可能發展成相間短路故障。

2、反映單相接地故障的裝置

變電站的單相接地監控目前主要有以下兩種形式：

（1）絕緣監視裝置

絕緣監視裝置是利用變電所母線的三相五柱電壓互感器一次線圈接成星形，二次線圈有一組繞組接成開口三角，將開口三角電壓接入絕緣監察繼電器，通過判別零序電壓的大小來實現對小電流接地系統的監視，一般開口三角電壓整定在30V左右。其優點是投資小，接線簡單、操作及維護方便，其缺點是運行人員必須通過拉路試驗加以判別，這樣必將影響非故障線路的連續供電，影響用戶供電可靠性。如果同時發生兩條或以上線路接地時，將更難判別。

（2）小電流接地選線裝置

小接地電流選線裝置是將小電流系統所有出線引入裝置進行接地判斷及選線，選線裝置的原理是用電流方向判斷線路，選電流最大的3條線路進行方向比較，判別故障線路。

3、單相接地故障的現象

在監控端發出音響報警， “某變某千伏某段母線接地” 中性點經消弧線圈接地系統的還有“消弧線圈動作”光字牌亮；同時電壓遙測量也會發生變化；在變電站端絕緣監察電壓表指示：故障相電壓降低（不完全接地）或為零（完全接地），另兩相相電壓升高，高于相電壓（不完全接地）或等于線電壓（完全接地），穩定性接地時電壓表指針無擺動，若電壓表不停的擺動，則為間歇性接地；中性點經消弧線圈接地系統，裝有中性點位移電壓表時，可看到有一定指示（不完全接地）或指示為相電壓值（完全接地時）消弧線圈的接地報警燈亮；發生弧光接地時，產生過電壓，非故障相電壓很高，電壓互感器高壓保險可能熔斷，甚至可能燒壞電壓互感器。

4、單相接地故障的判斷

有時系統的絕緣并沒有損壞，因其它原因產生某些不對稱狀態，也可能報出接地信號，如：用變壓器對空載母線合閘充電、諧振過電壓、電壓互感器高壓保險一相熔斷等。以上情況在處理過程中必須加以區分判斷：

（1） 使用變壓器對空載母線合閘充電時，開關三相合閘不同時，三相對地電容不平衡，中性點發生位移，使三相電壓不對稱，報出接地信號。區分判斷依據：使用變壓器對空載母線合閘充電時，只要檢查母線及連接設備無異常，即可判定。

（2） 在合空載母線時，可能發生鐵磁諧振過電壓，報出接地信號。區分判斷依據：電壓表有一相、兩相或三相指示會超過線電壓或以低頻擺動，表針會打到頭。可分為基波諧振、高頻諧振、分頻諧振三種。

（3） 電壓互感器一相高壓保險熔斷，報出接地信號。區分判斷依據：接地故障時，故障相對地電壓降低，非故障相對地電壓升高，線電壓不變， 而電壓互感器一相高壓保險熔斷時，對地電壓一相降低，另兩相電壓不變，線電壓指示則會降低。通過測量電壓即可判定。

5、單相接地故障的處理及注意事項

5.1 單相接地故障的處理

（1）、發生單相接地故障后，值班人員應立即達現場并馬上記錄接地動作時間、相別、電壓情況，并將情況匯報調度。值班人員應自行拉開故障系統上的電容器；并按調度員的命令尋找接地故障，但具體方法由現場值班員自己選擇。

（2）、詳細檢查所內電氣設備有無明顯的故障現象，檢查范圍：從接地母線的主變套管處到所有母線設備、出線設備、穿墻套管、出線電纜及架空線路引入線，如果不能找出故障點，再進行線路接地的查找。

（3）、變電所裝有小電流接地選線裝置的按其所顯示線路，在調度許可下，進行拉路試驗，如果接地消失，匯報調度聽候處理。

（4）、當逐路查找后仍未找到故障線路，而接地現象仍未消失，一般可以認為變電所內母線設備接地或兩條不同線路同相接地。如發生此類情況需針對性的查找故障點，變電所值班員按規定順序逐條選切線路，應特別注意切每條線路時絕緣監視裝置三相對地電壓表指示的變化，若全選切一遍，三相對地電壓指示沒有變化，說明不是線路有單相接地故障，是變電所內設備接地。若全選切一遍三相對地電壓指示有變化時，則可能有兩條配電線路同相發生單相接地故障。

（5）、在雷雨、大風、高寒等天氣還可能發生兩條線異相接地的情況。主要表現是同一母線供電的兩條線同時跳閘或只有一條線跳閘，跳閘時電網有單相接地現象。判斷的必要依據是若兩條線都跳閘，電網接地現象消除，或兩條線只有一條跳閘，電網仍有接地現象，但單送其中一條時電網單相接地相別發生改變。

5.2 處理單相接地故障的注意事項

根據檢查范圍對變電所內接地系統中的設備進行檢查，檢查時必須做好自身安全措施，穿絕緣靴，帶絕緣手套。如發現明顯接地點時，不得接近故障點，應保持安全距離，室內4米，室外8米；在系統接地時，不得操作消弧線圈隔離開關。

6、結語

小電流接地系統單相接地故障會給對變電設備和配電網的安全運行造成不利影響。在處理過程中，一定要及時發現，判斷準確，處理果斷。要求運行人員要在實踐中總結經驗，熟悉規程，了解設備的運行狀況，提高處理問題的能力。故障發生后盡快查找和消除故障點，盡快恢復供電，從而保證電網的安全、經濟和穩定運行。

參考文獻；

[1] 丁毓山、金開宇主編，變電站值班員職業技能鑒定培訓教材.，中國水電出版社，2007

[2] 賀家李、宋從矩主編，電力系統繼電保護原理，中國電力出版社，2003

[3] 陳珩主編，電力系統穩態分析，中國電力出版社，2000

作者簡介

奕軼民（1982—），男，江蘇蘇州人，助理工程師，電氣工程及其自動化專業