110kV及以上變電站小電流接地系統電壓異常分析處理

保定供電公司 盧國華

在110kV及以上變電站中，中（110kV變電站）、低壓側絕大部分為小電流接地系統，擔負著為用戶供電和為變電站提供站用電源、無功補償的任務。系統電壓的穩定正常運行是保證電力系統正常運行和用戶可靠供電的必要條件，因此對變電站各級母線電壓進行監視并使其控制在正常允許的偏移范圍內，對于運行人員來說是一項重要的日常工作。但是，實際許多電壓異常情況的產生，諸如電氣設備的一次、二次故障等都可能造成電網三相電壓的不平衡，運行人員只有正確區分這些異常情況，才能正確判斷，加快對電壓異常的處理速度，防止事故擴大。

在小電流接地系統中，由于35kV系統電壓異常情況表現形式較為多樣化，彼此間又有些相似容易混淆，故判斷方式也較為復雜。本文結合運行中發生的實際情況，從各種電壓異常的現象入手，結合現場實例，對35kV小電流接地系統幾種常見電壓異常的情況進行分析、判斷，進而給出處理方法。

一、一相電壓降低或為零，另兩相電壓升高，高于相電壓或等于線電壓

此現象為單相接地，由于一相接地，使中性點電壓發生位移，造成另兩相電壓升高。如一相電壓為零，另兩相電壓升高到線電壓，則是金屬性接地；如一相電壓降低但不為零，同時另兩相電壓升高，高于正常的相電壓但低于線電壓，則是非金屬性接地。如同時伴隨有電壓的波動，則是間歇性接地，但是要注意，間歇性接地時電壓波動頻率較低，一般在每秒鐘一次以下，而且三相電壓的波動是相對固定且關聯的，即電壓降低的相和升高的相不變，而且在一相電壓降低的同時，伴隨另兩相電壓的升高。

單相接地是小電流接地系統中最常見的故障，多發生在潮濕、多雨天氣。單相接地的原因很多，主要有：設備絕緣不良，如老化、受潮、絕緣子破裂、表面臟污；小動物及外力破壞；線路斷線；惡劣天氣，如雷雨、大風等。

當判斷小電流接地系統發生單相接地故障時，應先檢查變電站內設備有無明顯的故障現象。如果不能找出故障點，再進行線路接地的查找，拉路可參照以下順序進行：

1.變電站裝有小電流接地選線裝置的，首先拉開該裝置選定的接地分路。

2.拉開母 聯（分段）斷路器，縮小接地故障范圍。

3.對接地段母線所有剩余分路，按接地拉路序位表順序試拉、合斷路器，拉、合順序一般如下：

（1）空充線路。

（2）雙回線路。

（3）接地故障頻發線路。

（4）一般性質負荷長線路。

（5）一般性質負荷線路。

（6）電容器。

（7）站用變（采用刀閘直接連接到母線的站用變除外）。

（8）帶有重要用戶線路。

4.每拉開一路斷路器，確認接地信號未復歸后，應合上該斷路器，再試拉下一路（電容器回路斷路器在拉開后應不再合上，待故障支路查出后再根據電壓和功率因數情況及時投入）。

5.如上述方法不能查出接地故障分路，應判斷為發生多路同相接地或母線及以上設備接地，按下列順序進行拉路查找：

（1）向調度匯報查找情況，申請將接地段母線上所有分路停運查找。

（2）對接地段母線所有分路，按接地拉路序位表順序拉開各分路斷路器。

（3）每拉開一路斷路器，確認接地信號未復歸后，然后再拉開下一路。

（4）發現接地信號復歸后，應判定該分路接地，保留該分路斷路器在斷開位置，然后開始送出其它已拉開斷路器。送出過程中應注意確認接地信號未發生后，再合上下一路；如發生接地信號，應判定該分路接地，保留其在斷開位置。

（5）如果將接地段母線上所有分路斷路器全部拉開后，接地信號仍不恢復，應判定為接地故障發生在母線及以上設備上。

6.母線及以上設備接地故障的查找：

（1）拉開接地段母線主進斷路器。

（2）合上接地段母線母聯（分段）斷路器，如發生接地信號，應判斷故障發生在母線上；否則，應判斷故障發生在主變相應繞組至主進斷路器之間，可通過在主變相應引線橋驗電或檢查相應引線橋避雷器泄漏電流等方法進一步驗證。

7.查出接地設備后，將設備轉檢修處理。

如：2011年8月15日00：16分，辛興站35kV4號母線接地：A相0kV、B相37.6kV、C相37.5kV。經現場檢查35kV4號母線所屬設備未發現明顯異常。試拉路將35kV4號母線上313、317開關全部拉開后，接地仍未消除。然后拉開1號主變301開關，接地故障消除。合上35kV母聯345開關后，接地故障再次發出。判斷為35kV4號母線設備接地，但經檢修人員檢查35kV4電壓互感器及避雷器無故障。于是在拉開35kV4號母線上所有母線側刀閘后，將35kV母聯345開關轉運行，對4號母線充電正常，無接地信號發出。然后拉開345開關，逐路合上各路出線側刀閘，合上345開關，進行試送查找接地點，當合上315-4刀閘，合上345開關后，出現35kV4號母線A相接地現象。判斷為345-4刀閘至345開關部分有接地，后經檢查試驗，確認315開關A相絕緣電阻為零，導致接地。

二、一相、兩相、甚至三相電壓降低，但不為零，其他相電壓不變，與電壓降低相相關的線電壓降低

此現象為電壓互感器高壓保險熔斷。由于高壓保險熔斷，高壓側缺相，會在電壓互感器低壓側出現零序電壓，當零序電壓達到接地信號限值，會發出接地告警信息，此時應通過其他相電壓的變化，與單相接地故障進行區分。特別需要注意的是，有時高壓保險熔斷后，相電壓僅下降2000V左右，也不會發出接地告警或者電壓斷線信號，需要運行人員認真檢查才能發現。

判斷為電壓互感器高壓保險熔斷后，需要經故障的電壓互感器停運，做好安全措施后，取下高壓保險，用萬用表測量高壓保險，再次確認高壓保險是否熔斷。并且需檢查電壓互感器外觀是否有異常。如不能判斷高壓保險熔斷是否是由電壓互感器故障造成的，則應由專業人員檢查試驗后，再將電壓互感器投入運行。

如2012年3月13日11：15分，祝澤站10kV4號母線電壓不平衡，A相6.19kV、B相5.94kV、C相6.38kV，線電壓AB相10.32kV、BC相10.58kV、AC相10.93kV，判斷為電壓互感器B相高壓保險熔斷，將10kV4號電壓互感器轉檢修，取下電壓互感器A相高壓保險后，經測量其電阻無窮大，高壓保險已熔斷，更換保險后，母線電壓恢復正常。

2010年04月22日13：38，雷雨天氣，東亭站發10kV1號母線PT斷線報文。現場檢查51-7電壓互感器小車未發現明顯異常。拉出51-7電壓互感器小車，取下一次保險，測量三只保險，發現三相全部熔斷。經檢修人員現場進行專業檢查，對51-7電壓互感器進行絕緣及直阻試驗，未發現異常。更換一次保險后，送電正常。

三、一相、兩相、甚至三相電壓降低為零，其他相電壓不變，與電壓降低相相關的線電壓降低

此現象為電壓互感器低壓保險熔斷，或者小開關跳閘。當低壓保險熔斷后，只影響熔斷相的電壓，不會產生零序電壓，因此不會發出接地信號，但是由于熔斷相電壓降低到零，達到保護裝置電壓斷線定值，某些經電壓閉鎖的保護會發出電壓回路斷線信號。

判斷為電壓互感器低壓保險熔斷后，應取下電壓互感器低壓保險進行測量，判斷保險是否熔斷，如確已熔斷，則更換保險，如更換后再次熔斷，不得再更換后送電。此時應檢查二次回路由于異常，防止由于二次回路由短路故障造成電壓互感器損壞。需注意的是當電壓互感器二次側帶有經電壓閉鎖的保護或者自投裝置時，為防止保護或自動裝置誤動，應在采取可靠的措施后，再斷開三相保險或者小開關檢查。

四、三相電壓頻繁波動，忽高忽低，電壓升高時甚至超過線電壓

這種現場一般發生在空母線送電過程中，是電磁諧振。有時可能報出接地信號。諧振過電壓與接地故障的區分，主要是電壓表指示會超過線電壓，表針會打到頭。而接地故障時，非故障相對地電壓最高等于線電壓值，而線電壓則不變。諧振的具體現象有：

1.基波諧振時；一相電壓低，但不為零；兩相電壓高，超過線電壓，表針打到頭。或兩相電壓低，但不為零；一相電壓高，表針打到頭。

2.分頻諧振時，三相電壓依次輪流升高，并超過線電壓，表針打到頭，三相表針在同范圍內低頻擺動。

3.高頻諧振時，三相電壓同時升高，遠超過線電壓，表針打到頭。也可能一相電壓上升（高于線電壓，表針打到頭），另兩相電壓下降。

產生諧振的原因，有倒閘操作，系統中發生事故（斷線、接地）等。常見的諧振過電壓有：

1.消弧線圈處于全補償或接近全補償運行，三相電容不平衡時，產生串聯諧振過電壓。

2.系統中發生斷線、間歇性電弧接地故障，引起鐵磁諧振過電壓。

3.中性點不接地系統中，用變壓器對母線充電時，電磁式電壓互感器各相與母線對地電容構成諧振回路，形成諧振過電壓。

4.中性點不接地系統中，配電變壓器高壓繞組接地，引起諧振過電壓。

5.用電磁式電壓互感器進行雙電源定相工作，引起諧振過電壓。

6.斷口上有并聯電容器的開關，在一側帶電時，備用于接有電磁式電壓互感器的不帶電母線（斷路器并未合閘）上，產生諧振過電壓。

諧振過電壓的持續時間可能較長，甚至長期保持，直到諧振條件被破壞為止。發生諧振過電壓時，應根據系統情況、操作情況作出判斷。處理諧振過電壓事故的關鍵，是破壞諧振的條件。常用的有以下幾種方法：

1.由于操作后產生的諧振過電壓，一般可以立即恢復到操作以前的運行方式。分析原因，采取防止措施以后，再重新操作。例如：調整消弧線圈的分接頭，使補償度符合要求，改變操作方式等。

2.對母線充電時產生諧振過電壓，可立即送上一條線路，破壞諧振的條件．消除諧振。

3.如果是運行中突然發生諧振過電壓，可以試斷開一個不重要負荷的線路，改變參數，消除諧振。

4.為了避免在母線停、送電時造成的諧振，可以改變母線停送電的操作順序。母線停電時，先停電壓互感器，再將母線電源斷開。母線送電時，母線帶電后，再合電壓互感器一次隔離開關，或者帶一條線路送電。

如2012年8月15日，甘城站二期送電過程中，當合上10kV主進502開關后，發現10kV2號母線電壓頻繁波動，判斷為是發現鐵磁諧振，立即送出一條線路，諧振現象消失，電壓恢復正常。

五、特殊故障造成的電壓異常

對由于電壓互感器三相負載不對稱、接線錯誤等原因造成的二次回路電壓異常，通常會在變電站送電時發生，特別是新、改、擴建變電站送電時。此時，要求運行人員在母線送電后認真檢查母線電壓是否正常，如三相是否平衡、與另一條母線電壓是否對應。發現異常后及時通知檢修人員檢查處理。

如2012年11月30日，在某變電站二期擴建工程送電時，當合上母聯345開關給35kV2號母線送電后，發現母線相、線電壓均比同一臺變壓器帶的1號母線高2000V左右，2母線電壓為AB相38.19kV、AC相38.06kV、BC相38.24kV，A相21.96、B相21.85、C相22.01；1號母線為AB相36.06kV、AC相36.01kV、BC相36.09kV，A相20.78、B相20.53、C相20.82kV。判斷為電壓異常，后經檢修人員查找，發現室外電壓互感器二次接地線未按照圖紙要求單獨引至保護室接地，而是在室外端子箱處接到開口三角二次接地線后，通過開口三角接地線引至保護室接地，導致電壓互感器二次側電壓疊加開口三角接地線電阻上的電壓，造成母線電壓偏高。

由于小電流接地系統中電壓異常的現象較為常見，彼此間現象相似、容易混淆，而產生電壓異常的原因又多種多樣，因此要求運行人員對母線電壓認真監視，發現電壓異常后要收集所有異常現象綜合判斷，及時正確的進行處理，以確保電力設備安全、穩定、可靠運行和對用戶的高質量、可靠供電。以上是本人在工作學習中總結的一些經驗，希望能與各位同仁一起交流探討。

[1]國家電網公司人力資源部組編.國家電網公司生產技能人員職業能力培訓專用教材—變電運行(220kV)(第一版)[M]..北京:中國電力出版社,2010,540-542.

[2]平原.小電流接地系統中電壓異常的分析及處理[J].北京電力高等專科學校學報(自然科學版),2010,04.

[3]繆君.小電流接地系統中電壓異常的分析及處理[J].中國科技博覽,2010.