電力系統(tǒng)大電流接地故障分析之舉措

華薛超

【摘要】改革開放后，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，國家電網(wǎng)架構也在逐年擴容，也在逐漸向更高電壓等級發(fā)展。從500kV到1000kV，在這短短幾十年，國家電網(wǎng)系統(tǒng)建設實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，高電壓等級電網(wǎng)的建設不僅豐富了國家電壓等級，還為實現(xiàn)南北、火電與水電資源的共享打通了輸送通道。那么，隨之而來的將是針對高電壓等級電網(wǎng)安全問題。

【關鍵詞】大電流;接地故障;短路;短暫性;永久性

目前，高電壓等級電網(wǎng)一般都采用中性點大電流直接接地運行方式。本文就針對電力系統(tǒng)中大電流接地故障進行分析和探討，并通過一些改進措施來改善故障的出現(xiàn)和預防。

1、大電流接地系統(tǒng)概念

在我國，均把超過110kV及以上的電力系統(tǒng)稱為大電流系統(tǒng)。而大電流接地系統(tǒng)均采用中性點直接接地方式。由于，中性點直接接地系統(tǒng)在發(fā)生單相故障時，產(chǎn)生的短路電流很大，所以稱之為大電流接系統(tǒng)。而產(chǎn)生單相故障的主要有以下這些方面，分別是雷電擊打、導線斷落發(fā)生接地、導線段落對樹枝放電產(chǎn)生的原因等等。這樣的故障就分為短暫性和永久性故障兩種。在線路上一般都配有自動重合閘裝置，如果發(fā)生故障時，重合閘運行成功則是短暫性故障，如果跳閘3次之后不再重合，那將發(fā)生了永久性故障的問題了。

2、110kV及以上電網(wǎng)采用大電流接地的原因

不僅是110kV電壓等級電網(wǎng)是大電流接地系統(tǒng)，從110kV上的三相交流電網(wǎng)中的中性點大部分都采用大電流接地系統(tǒng)。這是因為：高電壓輸電線路的路徑都較長，當線路中間發(fā)生接地故障時，如果不是大電流接地系統(tǒng)，故障點只能流過線路的容性電流，而流過的容性電流由于存在沿途大地回路的阻抗將降低很多，使得端頭的保護靈敏度很低，不能立即跳閘斷開故障。而采用大電流接地系統(tǒng)后，一旦發(fā)生單相接地故障，就是有一相電壓加在故障點與電源中心點之間，短路電流將增加很多倍，使得端頭的保護能夠很容易判斷事故而跳閘斷開故障點。

3、大電流接地對電氣設備的作用

電氣設備接地能夠防止設備遭到電擊破壞，并且大電流接地的作用還可以防止設備和線路遭到損壞、防止靜電損害并且保證電力系統(tǒng)的正常運行。大電流接地對電氣設備的作用：

3.1 防止電擊。任何物體對電壓的承受能力都與所處的環(huán)境有關系，所處環(huán)境越為潮濕，那么本身受阻能力減小，這樣就能受到雷電擊打，同理，電氣設備也是一樣，在處于潮濕的環(huán)境下，電氣設備受到雷電的擊打也就越嚴重。所以說只有當電氣設備處于大電流接地的情況下才能有效的避免電擊情況。這是由于接地電阻的存在，電氣設備對地電位總是存在的，電氣設備的接地電阻越大，發(fā)生故障時，電氣設備的對地電位也越大，人和設備觸及的危險性相對來說也很高。

3.2 確保電力系統(tǒng)的運作狀態(tài)。一般情況下，在大于110kV的電氣設備的電力系統(tǒng)中采用

的是中性點直接接地方式，也就是大電流接地模式。這種接地方式對電阻的要求很小，需要有一個接地網(wǎng)來保證電阻小而且可靠運行，這些都是大型的變電站中電氣設備所需要的條件。在發(fā)生單相接地故障時，由于中性點直接接地，與短路點通過大地直接形成回路，短路點電壓為零，電流很大，對其他兩相線路影響很小，有利用高電壓等級設備的絕緣水平。高電壓等級電網(wǎng)中性點直接接地運行方式，對電氣設備制造絕緣水平的要求降低，有利于電氣設備制造工藝發(fā)展。一旦發(fā)生短路，由于另外兩相電壓與線路額定電壓接近，這樣接于這兩相的電氣設備就不會被損壞，此處還可防止系統(tǒng)震蕩，電氣設備和線路只要按相電壓考慮其絕緣水平即可。

3.3 大電流接地故障對電氣設備的影響。電氣設備發(fā)生安全隱患大部分都是由于接地故障所引起的。因為大電流接地電弧性故障發(fā)生的頻率遠遠多于導體之間由于短路發(fā)生的火災現(xiàn)象。一旦發(fā)生單相或者相間短路，流過故障相的短路電流將會是幾倍甚至幾十倍的額定電流，這對處于該網(wǎng)絡中的電氣設備絕緣水平是一個嚴重的考驗。一旦電氣設備經(jīng)受不住短路電流的沖擊，那么將會造成電氣設備過熱、損壞，甚至發(fā)生電氣設備火災，造成嚴重的社會影響和重大經(jīng)濟損失。高壓側電氣設備是首當其沖經(jīng)受短路電流沖擊的設備，一旦經(jīng)受不住短路電流的沖擊，那么勢必會對高壓側電氣設備造成重大損失。對于低壓側電氣設備系統(tǒng)影響，不論是TN系統(tǒng)還是TT系統(tǒng)，接地故障回路的阻抗都大于帶電導體短路回路的阻抗。在進線處安裝帶過載保護、短路保護、剩余電流保護于一體的多功能低壓斷路器和電氣火災監(jiān)控裝置，不僅可以保護線路、保護設備，而且還可防止因接地故障引起的電氣火災。針對以上電氣設備受到大電流接地故障的影響，我們要做到以下措施來進行防護：

3.3.1 提高繼電保護裝置靈敏度。高靈敏、高可靠的繼電保護裝置，在發(fā)生電力系統(tǒng)短路故障時，為減少短路故障的影響，起到了不可替代的作用。縮短繼電保護裝置動作時間，爭取將動作時間控制在0.01s內(nèi)（0.01s即短路電流第一次峰值到達時間），是繼電保護裝置發(fā)展的方向。

3.3.2 保護接零。保護接零就是對電路系統(tǒng)中重要的一根中性線進行保護接零。就是將電氣設備的接地金屬外殼與電網(wǎng)的零線相連接，一旦發(fā)生漏電現(xiàn)象，由于金屬外殼與零線相連，瞬間造成短路，這時電流很大，導致電路中的保護裝置立刻運作，從而切斷電源，實現(xiàn)保護電氣設備的作用。

3.3.3 保護接地。這種接地方式是為了防止觸電事故的發(fā)生。它只適用于低壓側中性點不接地的電網(wǎng)系統(tǒng)。通過在此電網(wǎng)中的所有金屬外殼設備和支架互相連接的金屬部位都要接地，這樣來防止大電流接地故障的發(fā)生從而保護電氣設備。

4、結語

電氣設備的安全運行是我們需要廣泛關注的問題。而超過110kV的電氣設備更是需要更大的電壓和電流的大型設備，對其電壓的穩(wěn)定問題和接地設備裝置更需要我們高度重視。大電流接地產(chǎn)生的故障對電氣設備的影響可大可小，我們要根據(jù)平時的工作經(jīng)驗和相關的防護舉措來有效防止大電流接地故障對電氣設備帶來的巨大影響。

參考文獻：

[1]陳少華，葉杰宏，鄭帥.中性點經(jīng)消弧線圈并聯(lián)中值電阻接地方式的研究[J].繼電器，2006，（11）.