小電流接地系統(tǒng)電壓異常判斷及處理方法

摘要：設備在正常運行時承受著電網的額定電壓，由于單相接地、PT熔斷器熔斷等故障發(fā)生，出現電壓異常現象。發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)會自動發(fā)出接地報警信號，提示運行人員，系統(tǒng)發(fā)生接地故障，及時查找接地線路。而PT高壓熔斷器熔斷同樣會發(fā)出接地信號，若調控員經驗不足極易誤判斷事故性質，處理時擴大事故，造成不必要的損失。本文根據單相接地、電壓互感器熔斷器熔斷導致電壓異常、事故報警及事故處理進行了闡述，供運行人員進行交流。

關鍵詞：單相接地 電壓互感器 熔斷器熔斷 電壓異常

1 電壓互感器電壓指示原理

電壓互感器俗稱PT，是根據互感原理制成的一種變換電壓的設備，一次線圈并于被測系統(tǒng)的電路之中，一次電壓為電網運行電壓，不受互感器二次負荷的影響，互感器相當于一個負邊開路的變壓器，當在一次繞組上施加一個電壓U1時，在鐵心中就產生一個磁通φ，根據電磁感應定律，則在二次繞組中就產生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數，可以產生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器的作用是對一次電壓進行變換，提供儀表或繼電器的所需電壓，沒有它我們的計量就無法進行，一些與電壓有關的保護也不能正常運行。35kV變電站可只在10kV母線上安裝PT，下面以三相五柱式PT為例說明PT電壓的指示。

三相五柱式PT在6-10kV電壓級中使用最廣泛，它有五個鐵心柱，兩個邊柱為零序磁通的通路。它有兩組副線圈，基本副線圈連接成星形，供測量儀表和保護繼電器用，輔助副線圈接成開口三角形，供接地保護用。

接于電壓互感器二次側的電壓表反映系統(tǒng)的電壓情況，正常時三相電壓平衡，為100V。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障、母線PT熔斷器熔斷時電壓隨即發(fā)生變化。就以上幾種故障時電壓的變化情況進行一下說明。

2 單相接地故障

2.1 單相接地故障的危害及電壓上升的原因：小電流接地系統(tǒng)最常見的事故就是單相接地故障。系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，由于非故障相對地電壓升高（全接地時升至線電壓值），系統(tǒng)中的絕緣薄弱點可能擊穿，造成短路故障。故障點產生電弧，會燒壞設備并可能發(fā)展成相間短路故障；故障點產生間歇性電弧時，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(tǒng)絕緣危害很大，運行人員要及時的處理，防止事故擴大。發(fā)生單相接地故障時，變電站絕緣監(jiān)察裝置的警鈴會立即響起，且 “XX母線接地”光字牌亮。此時電壓表的指數隨之發(fā)生變化：在金屬性接地時，故障相相電壓降低為零，另兩相電壓上升為線電壓，但線電壓不大會發(fā)生變化。下面以C相接地來說明一下相電壓及線電壓的變化（UA1，UB1、UC1為接地后相電壓）。

當C相接地時，三相的電源電壓仍保持不變，C相接地后對地電壓變?yōu)榱悖碪C1=0），中性點對地電壓變?yōu)橄嚯妷海遗c接地相相電壓相位相反（即UN=-UC）。非故障相A相和B相的對地電壓分別為：UA1，UB1

UA1=UA+UN=UA-UC

UB1=UB+UN=UB-UC 其向量關系如下圖。

UA1和 UB1升高到相電壓的1.732倍，即等于線電壓。這時A、B兩相之間的電壓仍為線電壓，即三個線電壓大小和相位沒變，仍可繼續(xù)運行一段時間。同時相對地電壓升高了1.732倍，但對電力系統(tǒng)以及各種電氣設備無多大危險，因為這種系統(tǒng)的各種電氣設備的絕緣是按線電壓設計的，但不允許長時間持續(xù)運行。根據河北電網規(guī)定，線路帶接地運行不得超過1小時，若一相接地運行時間過長，有釀成兩相短路的可能，造成跳閘，擴大了事故，所以要及時查找和消除故障。

2.2 單相接地故障的處理方法：在中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，在同一電壓等級的變電站母線上，都將出現零序電壓。絕緣監(jiān)察裝置的報警只能反映有接地異常發(fā)生，并不能反映接地的設備，需要調度員進行查找。

保定地區(qū)縣公司所轄電網以農網為主，單相接地現象多發(fā)生在線路，且多在惡劣天氣時發(fā)生。查找時可按查找接地的原則進行分別拉路尋找。對于雙母線或有母聯的母線，應分割電網先拉開母聯開關或母線分段開關，縮小查找范圍，然后再依次斷開10kV線路開關，如斷開某路開關接地信號消失，絕緣監(jiān)察電壓指示恢復正常，即表明所停線路有接地，可安排消除。若采用出線全部斷開進行查找，就是切除所有出線的對地電容電流，這樣會造成電容電流的大幅度降低，致使殘余電流過大，消弧線圈失去作用，從而在接地點產生間歇性弧光放電，產生過電壓，威脅設備絕緣，切不可采用。

3 母線PT熔斷器熔斷

3.1 PT熔斷器熔斷的危害及事故現象：變電站經常

出現電壓互感器熔斷器熔斷的現象，這不僅影響了電能表的準確計量，還容易造成保護裝置和電網安全自動裝置的誤動作，影響電網安全、穩(wěn)定運行。

母線PT熔斷器熔斷分高壓熔斷器熔斷和低壓熔斷器熔斷兩種情況。低壓熔斷器熔斷時，正常相二次電壓不變，熔斷相有很小的電壓。實際運行中電壓互感器二次有負載，二次電壓可通過連接的電壓表或電能表以及繼電器的線電壓線圈構成回路，所以熔斷相有很小的電壓，電壓表可能有一很小指示值，各電壓表計的指示與二次回路中連接的負載有關。兩正常相間線電壓不變，與熔斷相有關的線電壓降低。小于正常相間的線電壓值。處理時更換同等容量的保險即可。事故現象簡單，很容易進行準確判斷，在這里就不作為重點進行討論了。

高壓熔斷器熔斷：因電壓互感器一次側的磁路是互通的，熔斷相二次側仍能感應出一定的電壓，但該電壓大大降低，其他兩相電壓也相應略有降低，與熔斷相有關的線電壓降低。由于電壓互感器輔助線圈感應出不平衡電壓（與接地時感應到的不平衡電壓相同），所以發(fā)生高壓熔斷器熔斷時會發(fā)出接地報警信號，此時調控員不要盲目的進行接地線路的查找，先根據保護動作及系統(tǒng)電壓情況判斷事故性質。

單相接地和電壓互感器一次熔斷器熔斷都會發(fā)出接地信號，但單相接地時（設金屬性接地）故障相電壓降為0，非故障相電壓升高為相電壓的1.732倍。母線PT高壓熔斷器熔斷時，此時熔斷相電壓為0，根據電壓互感器的工作原理，熔斷相的二次就不能感應出電壓，故二次電壓亦為0。由于其余高壓熔斷器未熔斷，它們感應出的二次電壓是正常的，此時電壓互感器輔助副線圈中三相電壓不平衡，出現零序電壓，絕緣監(jiān)察裝置動作，發(fā)出接地的報警信號。為了準確判斷接地報警是否正確，運行人員根據事故現象進行綜合判斷。判斷時首先查看電壓互感器的各相電壓指示情況，用電壓切換開關切換，仔細查看三相電壓及線電壓的變化，當一次側保險熔斷時，熔斷相的電壓為接近于零，其他兩相正常，根據以上這些事故現象，即可判斷為電壓互感器高壓熔斷器熔斷。

3.2 PT熔斷器熔斷的處理。當電壓互感器（PT）高壓熔斷器熔斷時，首先應將故障電壓互感器與系統(tǒng)斷開。在拉開電壓互感器刀閘之前先將二次負荷進行切換。切換時需注意，對于分段母線，應先合上分段開關后再將二次負荷轉嫁后一次開關為并列，電壓互感器二次不能并列。拉開電壓互感器（PT）的隔離開關，詳細檢查其外部有無故障現象，同時檢查保險。若無故障征象，更換同規(guī)格、容量的保險后再投入。切不可擅自加大保險容量。如果電壓互感器熔斷器頻繁發(fā)生熔斷器熔斷的現象，則需進一步查找故障原因。

4 結束語

在小電流接地系統(tǒng)中，電壓互感器一次熔斷器熔斷和單相接地故障都是二次產生不平衡電壓引發(fā)報警，電壓互感器一次熔斷器熔斷發(fā)出接地報警的主要是因為一次熔斷器熔斷，熔斷相沒有了電壓，二次感應不到電壓，開口三角產生零序電壓，低電繼電器動作接通報警回路。發(fā)生單相接地故障時接地相電壓降為0（假設金屬性接地），電壓互感器二次輔助線圈三相電壓不平衡，同樣引起低壓繼電器閉合接通報警回路。兩者的主要區(qū)別在于接地時相電壓上升到線電壓，熔斷器熔斷時相電壓基本沒有什么變化，調控員在處理此類事故時應結合電壓和繼電保護情況進行綜合判斷，避免誤斷事故性質，擴大事故。

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