35kV線路單相接地后母線電壓異常原因分析

朱春濤 陳棟 姚鵬 國網江蘇省電力有限公司鎮江供電分公司

小電流接地方式是電力系統配電網中常見的中性點接地方式。對于小電流接地系統，在其發生單相接地故障時，流過故障點的故障電流不大，對電力設備、人身造成的危害也較小，且三相之間的線電壓基本保持不變，不影響對負荷的供電，因此允許其在單相接地的情況下繼續運行一段時間。對于小電流接地系統單相接地后的各種故障特征，各類文獻已經做了較多的研究、分析，并給出了明確的說明。但在電力系統的實際運行中，由于電力設備與理想模型存在差距，或設備安裝、維護水平的不同，在某些情況下，小電流接地系統在發生單相接地后，其故障特征并不與理論分析值完全相同，或存在明顯差異。本文將會對現實情況中的一次典型案例進行分析，并對該案例中小電流系統發生單相接地后母線電壓出現異常情況的原因進行分析。

一、35kV線路單相接地后母線電壓異常原因

（一）異常電壓類型多

在電網運行中，電壓異常出現的頻率高，其主要原因有線路斷線、線路接地、PT故障、系統諧振4類。接地現象有可能是線路搭接異常、避雷器擊穿、支持瓷瓶擊穿等因素。PT故障類型有保險熔斷、底座銹蝕、螺絲松動等。系統諧振分為基頻諧振、分頻諧振、高頻諧振等。每種故障呈現出來的電壓各有特點，調度員需要根據近期設備運行情況、電壓變動情況來判斷，平均用時10min。

（二）母線電壓不平衡

目前母線電壓不平衡的管理流程不完善.導致母線電壓不平衡治理T作較難開展.因此需要開展母線電壓不平衡的原因查找.直至母線電壓平衡，且對應線損恢復正常。主要治理思路為：根據配電網參數和到戶用電量，通過線損理論計算軟件進行三相不平衡治理.給出調整相位的用戶電表清單，進行現場調整，以實現三相平衡最優化。

（三）單相電壓升/降，另兩相降/升

如果發現配網系統中一相電壓急劇下降到0，其他兩相電壓則上升到線電壓，則能可能為單相接地故障，通常電壓急劇下降的相發生了單相接地，具體的接地故障又包括：金屬性接地與不完全接地。單相接地故障的成因：線路斷線、接地、瓷瓶擊穿或爆裂、電纜擊穿和樹枝干擾等。單相接地故障可以采取分區分析法：（1）一相電壓下降，另兩相電壓上升，電壓降低相發生了故障。（2）一相電壓上升，但未超過線電壓，其他兩相下降，電壓上升的相則出現故障。經判斷與分析，若發現配網系統母線電壓的非常規狀態時，則能夠準確地分析出發生接地故障的相，也能從中分析出接地的嚴重度。如果小電流系統配備了接地選線設備，同時也發出了動作，則需要及時向運維人員發出報告，并及時巡查，也要及時地提供故障的關鍵數據、信息等，這樣才能為共組巡查與定位創造有利條件，更高效、快捷地查明故障。

（四）母線PT高、低壓熔斷器熔斷

PT高壓保險熔斷后的電壓分析：當電壓互感器高壓側一相熔絲熔斷后，熔斷相電壓為零，其余未熔斷兩相繞組的端電壓是線電壓，每個線圈的端電壓應該是1/2線電壓，這個結論是在不考慮電網系統對地電容的前提下可以認為是正確的，但實際上，高壓配電系統中，各相對地電容及其所通過的電容電流是客觀存在和不可忽視的。因此熔斷器未熔斷兩相的相電壓基本保持正常相電壓。PT二次熔絲熔斷后，熔斷相的相電壓為零，非熔斷相的相電壓指示正常。高壓保險和低壓保險熔斷的最顯著區別在于高壓保險熔斷存在開口電壓，低壓保險熔斷開口電壓為零。

（五）PT故障導致的電壓異常

PT是母線電壓的測量裝置，因此當PT本身故障也會導致電壓異常，而且這種故障比較常見。10kVPT高壓保險以上部分故障應視為母線故障，按母線故障處理；高壓保險以下部分故障，故障電流會導致高壓保險或低壓保險熔斷，或低壓側空氣開關跳閘。PT斷線的現象、處理方法與低壓保險熔斷的一致。PT的種類及接線方式都會影響斷線時電壓讀數的變化。（1）當單相PT接成Yo/Yo時，它們的磁系統形成單獨回路。如一次側A相保險熔斷，二次側a相無磁感應電壓。雖然表Va無磁感應電壓，但從Vab電壓表將串過b相電壓，結果使電壓表Vab、Va形成一串聯回路。它們所指示的電壓大小，正比于電壓表內阻大小（即內阻大則指示電壓高，內阻小指示的電壓低）。當二次側斷一相保險時，情況亦如此。（2）當PT為三相電壓互感器時，它們的磁路系統互相連通。當高壓側A相保險熔斷時，二次側a相能感應一些電壓，Va與Vab電壓表的指示比上述第一點分析結果高一些。二次側斷一相保險時和上述第一點分析結果相同。總而言之，其現象可概括為：PT一次側三相保險熔斷，三相電壓值為零，開口三角電壓值也為零。PT一次側不對稱斷保險熔斷，不熔斷相電壓值正常，熔斷相電壓值明顯下降（或為零），開口三角電壓值明顯上升。PT二次側三相保險熔斷，三相電壓值為零，開口三角電壓值也為零。PT二次側不對稱熔斷，不熔斷相電壓值正常，熔斷相電壓值明顯下降（或為零），開口三角電壓值為零。結合前一節所述，從電壓變化來區分接地與PT故障，簡單地概括為：接地，沒有一相電壓是正常的。PT保險熔斷，要么三相電壓為零，要么至少有一相電壓正常。

二、35kV線路單相接地后母線電壓異常管理措施

（一）對于雙母線的變電站，重要用戶的線路不能停電時，可采用倒換母線的方法來尋找

（1）分析判斷后，值班調控員要將選線結果及電壓異常數值、選線前后負荷情況、選線后線路帶電情況準確、及時地通知給配電網線路運維人員或變電站值班運維人員，以便快速處理；同時根據選線監控信號，當選線完成后出現“控制回路斷線”信號時，值班調控員還要一并通知變電站運維人員，防止拉路后停電時間過長。（2）若通過上述處理后，接地仍不消失，值班調控員不能一味地認為是配電網線路故障原因引起的接地，還應考慮和檢查：①多條線路同時接地；②母線設備接地；③主變低壓側設備接地。（3）若一相電壓逐漸降低，另兩相電壓仍為相電壓，判斷為母線電壓互感器高壓一次熔斷器熔斷或二次熔斷器熔斷時，值班調控員應及時、準確地將現象通知給變電站值班員進行檢查并更換熔斷器；另外當發生TV斷線時，值班調控員此時要特別注意與電壓有關的繼電保護，必要時要采取防止繼電保護誤動的措施。（4）若根據電壓異常現象判斷為某相斷線時，值班調控員要特別注意三相的非全相運行，根據具體情況作出相應調整，或將線路轉檢修或進行帶電作業處理，也可進行斷線區段隔離，首先恢復其他非故障區供電。（5）若根據電壓異常現象判斷為諧振時，此時值班調控員要及時調整運行方式，如投入備用線路，以改變系統運行參數，達到破壞諧振條件的目的從而消除諧振。

（二）接地故障防止PT燒毀的措施

系統單相接地有兩個過渡過程，分別為接地時和接地消失時。首先我們分析接地時，若系統某相接地，則該相直接與地接通，另兩相對地也有電源電路（如主變繞組）成為良好的金屬通道，因此接地時，三相對地電容的充放電路徑不會走PT高壓繞組，亦即此時，PT高壓繞組中不會產生涌流。接地消失時，固定的地電位消失，三相對地的金屬通道已無其他路可走，只有走PT高壓繞組，即此時三相對地電容3C0中存儲的電荷，將對三相PT高壓繞組電感L/3放電，對于接地相來說，相當于一個空載變壓器突然合閘，疊加處更大的暫態涌流，極易燒毀高壓保險。

（三）單相接地故障的處理

單相接地故障是指配網系統中其中一相電壓極低，甚至達到0，對應的另兩相電壓則急劇上升，升至線電壓的故障。遇到接地故障則需要調控人員具體參照接地的狀態，例如：接地相、信號、電壓狀態等來對應做出處理，以便及時定位故障，并將其隔離與排除，具體的接地故障查找則可以從以下幾點入手：第一，接地選線設備裝配良好時，參照設備自身的狀態、反應程度等來定位故障區域。第二，根據已經形成的選線順序表格來對應拉路選擇線路。第三，如果擁有一定的技術，則可以根據配網系統提供的接地定位來對應對故障、問題等加以隔離與判斷。第四，劃分電網，成為若干個獨立的環節。如果兩個主變并列工作、運轉，母聯斷路器工作狀態下，則需要對母聯斷路器進行轉換，成為熱備分割系統，以此為基礎再判斷其狀態。而且要切斷空載線路、電容器組。嘗試性地拉出一些地位相對次要的線路，例如：距離較長、多分支、負荷較輕、故障頻發的線路。然后，再拉分支較少、負荷相對較重的線路，到最后再切斷一些關鍵線路，前提是要向這些用戶發出信號，使他們做好準備。第五，雙母線變電站的情況，如果一些十分關鍵的用戶，無法切斷線路時，則需要通過倒換母線的方法來解決。經過調動人員、調控員全面地剖析，則需要把一些關鍵數據，例如：電壓異常的數字、數值、選線前后具體的負荷大小、選線以后線路的帶電狀態等信息一致地上傳至配網運維工作部門，此部門則全權負責分析數據并處理故障。當上面的處理方法已然不能解除故障時，則需要運維人員深入其他接地故障的檢查，例如：分析是否存在多條線路同步接地、母線設備是否接地等。

（四）加強各級調度業務溝通、擴寬故障發現渠道

目前，網內所有變電站均實現無人值守，無法第一時間進行故障檢查，但是，80%營銷系統供電所就分布在變電站附近，距離輸變電設備相對距離近。在發現母線接地信號后，要進行拉路選線，但是，由于部分線路所帶負荷為城網或重要用戶，前期通知用戶等準備工作耗時較長。但是，在線路斷線或接地故障中，用戶是第一時間發現異常的，在故障點附近的工作人員或者用戶甚至可以先于調度人員發現故障。調控中心地調、配調與各縣調加強業務溝通聯系，開展聯動機制，在用戶或工作人員向分公司縣調反映線路故障后，縣調第一時間上報配調或地調，立即通知查線人員趕往故障點，縮短故障判斷及查線時間，嚴重情況可直接進行拉路斷電，避免發生安全事故。

（五）諧振處理措施

通過以上分析，對有光伏接入的35kV系統，若發生類似接地現象的情況，首先考慮系統發生了諧振，應及時改變35kV系統運行方式，合理投入光伏SVG無功補償設備，調節光伏出力，及時消除系統諧振。若采取以上措施后接地現象仍然存在，則說明此時系統絕緣確實不良，應進行拉路。拉路時最好先將光伏線路斷開，使接地情況消失。通知光伏線路維護人員進行巡線，若仍接地未消失，則繼續拉路，直至找到接地線路。隨著太陽能光伏電站的不斷接入系統，應該對光伏電站加大諧波治理力度，防止產生諧波污染，造成系統諧振過電壓。

三、結語

配電網母線電壓經常出現異常故障，為了維持整個配網系統的安全運轉，最關鍵是要善于分析故障，應該從不同故障的現象入手進行科學、深入地分析，了解并掌握故障特征與成因，并針對性地采取控制對策和措施，來解除故障，讓配網母線回歸正常電壓，從而實現配網系統的安全、穩定運行。