小電流接地系統單相接地與壓變異常分析

吳曉清

(國網江蘇省電力公司南京供電公司電力調度控制中心，江蘇 南京 210019)

0 引言

6?kV—35?kV配電網通常采用中性點非有效接地方式(即小電流接地系統)，當發生單相接地故障(占線路總故障的70?%—80?%)時，因不構成短路回路，線電壓保持對稱，將不影響對用戶供電，因此不必立即切除故障線路，允許帶電運行2?h。

在電網實際運行中，當小電流接地系統發生單相接地故障時，一相電壓為0，另兩相電壓升高，這是線電壓的一種理想情況。在大多數情況下，由于接地程度(過渡電阻)不同，電壓信息有時不明顯。此外，由于系統發生鐵磁諧振、斷線等異常時，也會伴有一定的電壓異常，只要電網三相對地電壓不對稱造成中性點發生位移，位移電壓達到接地監視裝置的整定值(二次值一般整定為15—30?V)，即發出接地告警。對電網而言，不論是接地，還是斷線、鐵磁諧振、壓變熔絲熔斷、對地電容不對稱、耦合零序電壓，均是不正常的運行狀態。尤其在接地故障情況下，故障點存在電弧，可能引發火災事故；健全相過電壓，可能損壞絕緣并引發相間故障。

為此，配網調度員需從電壓信息中判定是否為接地故障，準確查找產生電壓異常的原因，并采取相應的處理措施。

1 故障經過

110?kV甲變電站在正常方式下，1號主變供10?kVⅠ，Ⅱ段母線，10?kV系統為中性點經消弧線圈接地系統(見圖1)。該變電站同時發生10?kV母線接地和壓變熔絲熔斷故障，具體經過如下。

某日07:35，監控系統發110?kV甲變電站“10?kVⅠ段母線接地”信號，10?kVⅠ段母線電壓UA：10.6?kV，UB：9.8?kV，UC：0.2?kV。同時，監控人員發現1號主變101開關電流496.5?A，有功-0.22?MW，無功-1.09?Mvar，有功和無功數據不正確，且10?kVⅠ段母線上所有出線有功和無功數據不正確。監控人員立即向當值調度員匯報。

07:40，運維人員發現部分遙測數據異常。

07:41，調度員首先試拉電容器開關及旁路開關，接地未消失，并根據負荷的重要性依次拉路查找。當遙控拉開133開關時，發現10?kVⅠ段母線電壓UA：6.1?kV，UB：5.8?kV，UC：0。

07:50，當值調度通知配電人員檢查133線，并告知變電運維重點檢查10?kVⅠ段母線壓變。

08:22，運維人員發現10?kVⅠ段母線壓變C相高壓熔絲故障，并確認是此故障造成10?kVⅠ段母線系統計量不正確。

08:45，更換10?kVⅠ段母線壓變C相高壓熔絲后，母線電壓恢復正常。

10:20，配電人員查線時，發現133線2號環網柜102開關至3號環網柜101開關之間電纜絕緣存在問題，并將其隔離，其他線路段送電正常。

17:21，配電人員確認電纜故障處理完成，送電正常，恢復正常運行方式(見圖2)。

2 故障現象區分及處理要點

小電流接地系統中發生單相接地故障時，接地相電壓為0或接近0，另兩相電壓升高至線電壓，PT開口三角有電壓，發單相接地信號。

圖1 甲變電站運行方式

圖2 甲變電站10 kV 133線正常運行方式

壓變高壓側熔絲熔斷時，熔斷相電壓降低，非熔斷相電壓不變，PT開口三角有電壓，發單相接地信號；壓變低壓側熔絲熔斷時，熔斷相的電壓為0或接近0，非熔斷相電壓不變，PT開口三角無電壓，不發單相接地信號。

每一個運行人員尤其是調度員，應掌握故障特征，準確分辨這2種故障現象，并快速處理運行中可能出現的異常情況。

2.1 單相接地的處理要點

根據現象判斷為單相接地后，應檢查站內母線、母線附屬設備、主變套管等。對線路試拉時，按照先拉空載線路后拉負荷線路的順序；若有小電廠并網線路時，還應該通知其解列后再執行。

優先試拉選線裝置給出的選線結果，先拉架空線路，最后拉重合閘停用的全電纜線路。當可能造成重要用戶停電時，還應該提前通知有關用戶和客服中心。若是永久接地的線路，調度運行人員不再送電；若是單相接地的線路，調度運行人員應該通知線路工區帶電查線。

2.2 熔絲熔斷的處理要點

根據故障現象確定為熔絲熔斷后，應先更換低壓側二次熔絲，觀察電壓是否正常。如仍異常，可以將母線壓變改檢修，更換高壓熔絲。更換高壓熔絲后，電壓仍異常，則判定為二次電壓回路異常，在停用壓變時，應做好電壓切換工作。

3 復故障的調度處理策略

單一特征的判斷相對容易，2種及2種以上特征的復合性故障的判斷與處理較為復雜。如單相接地或諧振常常伴有高壓熔絲熔斷和低壓熔絲熔斷，而高壓熔絲不完全熔斷時的接地信號，其發出與否取決于接地信號的二次電壓整定值和熔絲熔斷程度。從實際運行情況來看，電壓異常時常出現二次回路異常，此時電壓高低與接地信號是否發出，參考價值不大。

甲變電站的復故障明顯，可以明顯判斷C相有接地，而其他情況下的復故障現象并不明顯。

3.1 故障1

某110?kV變電所35?kVⅠ，Ⅱ段并列運行。Ⅰ段電壓UA：0，UB：37?kV，UC：34?kV；Ⅱ段電壓UA：3?kV，UB：37?kV，UC：22?kV，“Ⅰ，Ⅱ段母線接地”。

應當注意到35?kVⅠ，Ⅱ段并列運行，其壓變顯示電壓不同，表明壓變存在異常，應先進行排查。35?kVⅡ段母線壓變C相高壓熔絲熔斷，更換高壓熔絲后，Ⅱ段電壓UA：3?kV，UB：37?kV，UC：33?kV，表明Ⅰ，Ⅱ段母線上存在A相接地。

試拉Ⅱ段出線時，發現試拉A相線路時Ⅱ段電壓UA：25?kV，UB：27?kV，UC：25?kV，母線電壓恢復正常，說明Ⅱ段線路發生了A相接地故障。

3.2 故障2

某110?kV變電站10?kVⅠ段母線接地，Ⅰ段電壓UA：10.13?kV，UB：0.3?kV，UC：0.28?kV，消弧線圈未動作(現場消弧線圈未投)，小電流接地裝置指示139線路。試拉139線路后，UA：6.1?kV，UB：0.3?kV，UC：0.28?kV，表明選線正確。同時，需對Ⅰ段母線壓變B，C相熔絲進行檢查。經檢查：由于10?kVⅠ段母線消弧線圈未投入使用，未能及時補償電容電流，導致接地相電容電流過大，10?kVⅠ段母線壓變B，C相低壓熔絲熔斷。

基于上述分析，出現小電流接地系統單相接地與壓變異常的復故障時，可依據母線上出線的有功和無功遙測信息、其他母線電壓信息及消弧線圈投退信息進行判別。如果判別壓變存在異常，應立即進行缺陷處理；如果單相接地故障的非故障相熔絲完好，電壓信息明顯，即依據該電壓可辨別試拉線路，則可同步進行單相接地故障處理；如果單相接地故障的非故障相熔絲均損壞，無法辨別單相接地現象，則待熔絲更換后再進行試拉和單相接地故障處理。

4 改進措施

(1)?各部門應協調安排老舊設備的定期維護與檢修工作，確保電網的安全穩定運行。

(2)?對于容性故障電流較大的10?kV線路，應確保消弧線圈的正確投入。

(3)?運行人員應加強對一次設備的巡視檢查，及時消除設備故障。

（4）嚴格執行事故處理流程，提高故障現象分析能力，及時、全面、準確匯報，且匯報調度時能分析判斷出事故類型，以節省調度員故障處理時間。

（5）監控值班員應總結和學習母線單相接地與壓變熔絲熔斷同時發生時的事故研判經驗，正確區別故障現象。