中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障的分析及判斷

宋曙光

（國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司，山東濱州 256600）

中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障的分析及判斷

宋曙光

（國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司，山東濱州 256600）

通過對中性點不接地系統(tǒng)中單相接地故障的分析，總結了單相接地故障的特點和故障象征，特別指出了實際工作中容易與單相接地故障混淆的諧振及電壓互感器斷線的故障象征，為運行人員準確判斷提供了依據(jù)；根據(jù)相關電網(wǎng)規(guī)程規(guī)定給出了單相接地故障的主要處理原則和方法，為故障處理提供了依據(jù)，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，對于電網(wǎng)運行工作具有很好的指導作用。

單相接地故障 中性點不接地 判斷

1　前言

電力系統(tǒng)按中性點接地方式可分為中性點直接接地系統(tǒng)和不接地系統(tǒng)。在我國， 110kV以下電力系統(tǒng)大多采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，即中性點不接地系統(tǒng)［1］。在中性點不接地系統(tǒng)中，由于樹木、線路上絕緣子單相擊穿、單相斷線以及小動物危害等多種因素引發(fā)的一相設備對地絕緣下降的故障，即單相接地故障。單相接地故障是配電系統(tǒng)中最常見的故障，正確判斷及處理單相接地故障，對于保證系統(tǒng)安全運行、減少用戶停電損失非常重要［2，3］。

2　單相接地故障分析

2.1故障特點

以C相為例（如圖1），當系統(tǒng)中C相某一點發(fā)生單相接地故障時，C相對地電壓為零，系統(tǒng)中性點發(fā)生偏移，非故障相的相電壓均偏移一個相電壓UC，UA’=√3UA且滯后UA30度，同樣地，UB’=√3UB且超前UB30度，UA’+UB’=3U0=-3UC。UAB’、UBC’、UCA’依然對稱。流經(jīng)故障點的電流iD=ica+icb=3U/Xc，即系統(tǒng)全部電容電流之和。由此可以看出，當發(fā)生單相接地故障時，故障相相電壓為零，非故障相相電壓升高為線電壓，任意兩相之間線電壓不變且依然對稱，因此不影響對用戶的連續(xù)供電，這是中性點不接地系統(tǒng)中單相接地故障的最大優(yōu)點。

由上面的分析可知，發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓升高為線電壓，為正常電壓水平的√3倍，若長時間運行，可能會造成系統(tǒng)中絕緣薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生擊穿，發(fā)展為相間短路，導致線路跳閘，擴大事故。也可能導致電壓互感器（PT，下同）鐵芯飽和，使PT嚴重過負荷而燒毀。若接地電流過大，接地電弧不易消除，會產(chǎn)生較高的電弧接地過電壓，波及整個電網(wǎng)。因此，規(guī)程規(guī)定，中性點不接地的電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，帶接地運行時間不得超過2小時，但應立即尋找故障點，并在短時間內(nèi)消除。對人身、電網(wǎng)、設備有直接威脅者，應立即拉閘停電。

圖1　單相接地故障示意圖

2.2故障象征及判斷

單相接地故障的特點雖然較為明顯，但在實際工作中，誤判的情況仍時有發(fā)生，主要原因是對故障象征分析不準確，這就需要我們對單相接地故障的象征進行明確的界定。系統(tǒng)中常見的容易與單相接地故障混淆的情況有PT斷線、諧振等。

區(qū)分單相接地還是PT斷線，一是有無接地信號。若沒有接地信號，則可直接判定非單相接地故障。二是PT表計是否都發(fā)生變化，若為PT斷線，僅故障PT指示變化，而其它PT則指示正常。三是電壓變化情況。若為PT斷線，不論是一次還是二次，其余兩相電壓均正常，而單相接地故障時，其余兩相均升高。

當操作中報出接地信號時，主要有以下幾種情況：一是用主變對空母線送電時，開關三相合閘不同期，三相對地電容不平衡，使中性點位移，三相電壓不對稱，報出接地信號。區(qū)分依據(jù)：經(jīng)檢查母線及連接設備無異常，即可判定，投入一條線路或一臺站用變，即可消失。二是調(diào)整電網(wǎng)運行方式時，系統(tǒng)中三相參數(shù)不對稱。區(qū)分依據(jù)：此情況多發(fā)生在系統(tǒng)中有方式調(diào)整操作，可先恢復原運行方式，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)后，重新調(diào)整方式。三是合空載母線時，可能激發(fā)鐵磁諧振過電壓，報出接地信號。區(qū)分依據(jù)：此情況也發(fā)生在有倒閘操作時。主要是電壓表指示會超過線電壓，表針會達到頭。而接地故障時，非故障相對地電壓最高等于線電壓，而線電壓則不變。以上幾種情況均是在操作中發(fā)生的，只要加強溝通，仔細檢查，就能做出正確判斷。

3　單相接地故障的處理

尋找接地故障點的方法主要有分割電網(wǎng)法（如環(huán)路、分段、改變運行方式）和短時間切斷法（如遙控試拉）。分割電網(wǎng)尋找接地故障時，應注意潮流分布、設備過載、消弧線圈補償情況、再并列的可能性、對重要用戶的影響。試拉線路尋找接地故障時，應先試拉小電流接地選線裝置選出的線路，若小電流接地選線裝置不正確或無小電流接地選線裝置，一般應按下列順序進行：（1）不影響供電和不影響電網(wǎng)正常并列的線路先試拉。（2）負荷輕和不重要的線路先試拉。（3）分支線較多而最長的線路先試拉。（4）故障可疑性大的線路先試拉。（5）剩最后一路時，也應進行試拉。

對實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的線路，分界開關配備了零序電流保護。當單相接地故障發(fā)生在分界開關的負荷側(cè)時，分界開關零序電流保護動作，分界開關跳閘，將故障隔離，同時向主站發(fā)送報文，調(diào)度人員可以直接看到故障所在范圍，通知運維人員處理。

4　結語

單相接地故障對系統(tǒng)安全運行有較大影響，應在工作中認真總結經(jīng)驗，提高判斷和處理水平。要重視單相接地故障的危害，在發(fā)生單相接地故障時應盡快處理，保證電網(wǎng)、設備和人身安全。

［1］陳珩主編.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.中國電力出版社，2000.

［2］黃慧妍.10kV小電阻接地系統(tǒng)的技術原理及施工驗收、運行維護［J］.大眾科技，2012，04.

［3］徐浩強，薛磊.10kV城市配電網(wǎng)中性點接地方式的研討［J］.高電壓技術，1993，07.

宋曙光（1985—），男，漢族，山東濱州人，碩士，中級職稱，國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司，電力系統(tǒng)運行。