小電流接地系統(tǒng)接地的原因分析及對(duì)策

1.問題提出

　　目前，小電流接地系統(tǒng)特別是35KV及以下的小接地系統(tǒng)，由于其線路分支多，走向復(fù)雜，電壓等級(jí)較低，在設(shè)計(jì)施工中線路質(zhì)量不易保證，運(yùn)行中發(fā)生接地故障的幾率是很高的。從我市地方電網(wǎng)歷年來的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)資料來看，在小電流接地系統(tǒng)的接地故障中，35KV電網(wǎng)占8.2%，10KV電網(wǎng)占91.8%。本文通過筆者在實(shí)踐中對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行工況的了解以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，分析了小電流接地系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中易引起誤判的幾類接地故障，在給出其原因分析的基礎(chǔ)上著重闡述了接地故障的判別方法、處理措施及對(duì)策。相信對(duì)同行有一定的借鑒作用。

2.易引起誤判的幾類接地故障及其原因分析

　　為了便于展開下文，我們有必要首先對(duì)電網(wǎng)發(fā)生接地的原因作一個(gè)簡(jiǎn)單的分析。如圖1,當(dāng)中性點(diǎn)電壓Uo不為0且Uo大于絕緣監(jiān)察系統(tǒng)定值時(shí)，便有接地信號(hào)發(fā)出，而Uo

　　反映的是零序電壓，其計(jì)算公式為：

                          Uo=（Ùa+Ùb+Ùc）/3

　　從上式可以看出，當(dāng)電網(wǎng)各相電壓Ùa、Ùb、Ùc不平衡時(shí)，便有中性點(diǎn)電壓Uo產(chǎn)生，而電網(wǎng)電壓的不平衡度是接地信號(hào)發(fā)生與否的關(guān)鍵，本文下面的論述將緊緊圍繞接地故障發(fā)生的原因作具體分析。根據(jù)興義市地方電網(wǎng)歷年來的運(yùn)行資料，我們統(tǒng)計(jì)了如下幾類經(jīng)常發(fā)生接地的情況：

2.1系統(tǒng)發(fā)生單相接地或兩相不完全接地

　　此時(shí)，系統(tǒng)各相對(duì)地電壓Ùa、Ùb、Ùc不平衡，其相量和不為零，產(chǎn)生中性點(diǎn)位移

　　（如圖1），致使TV二次的開口三角繞組出現(xiàn)零序電壓而發(fā)出接地信號(hào)。

2.2系統(tǒng)高壓側(cè)缺相運(yùn)行

　　根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和多次的模擬試驗(yàn)，當(dāng)系統(tǒng)高壓側(cè)缺一相或兩相運(yùn)行時(shí)，由于各相對(duì)地電壓不平衡（某一相或兩相為零），其相量和不為零，產(chǎn)生的中性點(diǎn)位移致使TV二次的開口三角繞組出現(xiàn)零序電壓而發(fā)出接地信號(hào)。

2.3系統(tǒng)發(fā)生諧振

　　由于系統(tǒng)中電壓互感器TV的勵(lì)磁電抗XL（等于ωL）過低，倒閘操作時(shí)恰遇某相電壓過零值或操作手法不正確、系統(tǒng)接地運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)等，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振。此時(shí)，系統(tǒng)三相電壓是不平衡的，產(chǎn)生的中性點(diǎn)位移也會(huì)使保護(hù)動(dòng)作而發(fā)出接地信號(hào)，這是在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)致接地信號(hào)誤發(fā)最多的一種假接地故障。

　　此外，對(duì)高壓設(shè)備搖測(cè)絕緣或雷電時(shí)也可能導(dǎo)致假接地信號(hào)發(fā)出。由于以上諸多原因，在客觀上給運(yùn)行人員判別接地故障帶來了一定的難度。

3.接地故障判別

　　根據(jù)TV的接線特點(diǎn)，其鐵芯中存在零序磁通通路，故在其二次感應(yīng)電壓而使保護(hù)動(dòng)作而發(fā)出接地信號(hào)。對(duì)于各種接地類別的大致特點(diǎn)，我們有必要進(jìn)行一定的歸納總結(jié)，以利電網(wǎng)值班人員準(zhǔn)確地判別故障情況，采取正確方法及時(shí)消除故障。

3.1系統(tǒng)一相接地或兩相不完全接地

　　此時(shí)，其相應(yīng)相對(duì)地電壓降低，非接地相電壓升高，電壓表計(jì)指示視情況不同而異。

　　當(dāng)一相完全接地時(shí)，故障相對(duì)地電壓為零，中性點(diǎn)位移電壓為相電壓，非故障相對(duì)地電壓升高倍，變?yōu)橄到y(tǒng)線電壓。若故障相不完全接地，則故障相對(duì)地電壓大于零而小于相電壓，非故障相對(duì)地電壓值大于相電壓而小于線電壓，接地電流比完全接地時(shí)小一些。由此，我們根據(jù)圖2所示絕緣監(jiān)察系統(tǒng)所接各種表計(jì)指示即可得知系統(tǒng)接地情況。

3.2系統(tǒng)高壓側(cè)缺相運(yùn)行時(shí)當(dāng)系統(tǒng)高壓側(cè)某一相（或兩相）斷線或母線電壓互感器某一相（或兩相）高壓保險(xiǎn)熔斷時(shí)，有如下具體情況：

3.2.1若絕緣監(jiān)察系統(tǒng)（圖2）采用單相電壓互感器組成的Y0/Y0接線時(shí)，假設(shè)TV一次A相熔斷造成缺相運(yùn)行，二次a相無感應(yīng)電壓，按說圖2中Va應(yīng)無指示。但從Vab電壓表串過b相，結(jié)果使電壓表Vab、Va形成一串聯(lián)分壓回路，使得Va表計(jì)有一定指示，其值與表計(jì)內(nèi)阻成正比。

3.2.2若絕緣監(jiān)察系統(tǒng)采用三相五柱式電壓互感器時(shí)，由于磁路系統(tǒng)互相聯(lián)通，當(dāng)高壓側(cè)A相保險(xiǎn)熔斷造成缺相運(yùn)行時(shí)，二次a相能感應(yīng)電壓，Va與Vab比上述3.2.1中的分析結(jié)果高些。缺兩相的分析與缺一相的分析類同�？傊�，系統(tǒng)發(fā)生缺相運(yùn)行時(shí)，故障相的表計(jì)有一定指示，非故障相的表計(jì)指示不變。

3.3當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振時(shí)發(fā)生鐵磁諧振的一個(gè)顯著特征就是產(chǎn)生過電壓，我們可以從表計(jì)變化觀察到系統(tǒng)發(fā)生諧振的情況。

3.3.1一相（或兩相）表計(jì)指示降低（不為零），其余相表計(jì)指示升高，超過系統(tǒng)電壓；或電壓表計(jì)指示過頭，從圖2或圖3中測(cè)出XJJ或YJ線圈電壓可知中性點(diǎn)電壓已位移至電壓三角形外。

3.3.2三相表計(jì)指示依相序次序輪流升高，并在1.2~1.4倍相電壓之間作低頻擺動(dòng)，約每秒一次。

3.3.3 圖2中Va、Vb、Vc三相表計(jì)指示遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于線電壓。

3.3.4 圖2中Va、Vb、Vc及Vab、Vbc、Vca表計(jì)指示同時(shí)大大超過額定值。

　　總之，鐵磁諧振的一個(gè)顯著特征是產(chǎn)生過電壓，我們可從系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行判斷。至于對(duì)高壓設(shè)備搖測(cè)絕緣或雷電時(shí)接地信號(hào)誤發(fā)的情況，電網(wǎng)值班人員可根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的的判別處理，本文在此不作具體分析。

4.接地故障時(shí)的處理措施

　　根據(jù)筆者的運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，電網(wǎng)發(fā)生接地時(shí)根據(jù)不同情況有如下的處理措施：

4.1在三相表計(jì)指示平衡而又發(fā)出接地信號(hào)時(shí)，應(yīng)首先考慮是否電壓互感器檢修后極性接反。

4.2在已確認(rèn)為真接地且接地頻繁或接地時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，應(yīng)制定合理的電網(wǎng)整改措施，因?yàn)榻拥毓收蠒?huì)危及設(shè)備安全運(yùn)行、造成大量的無功損耗，從而降低電壓質(zhì)量。實(shí)際中可針對(duì)不同情況通過對(duì)沿線桿塔、橫擔(dān)、絕緣子等的校正、更換以及對(duì)沿線網(wǎng)絡(luò)旁樹枝等的修剪等消除接地，并注意加強(qiáng)線路的運(yùn)行維護(hù)管理。

4.3鐵磁諧振產(chǎn)生的過電壓會(huì)使絕緣擊穿、避雷器放炮、母線電壓互感器TV炸裂甚至燒毀，因此我們一定要盡量避免諧振的發(fā)生。從根本上說，安裝時(shí)應(yīng)著重改善TV的電磁特性（更換伏安特性不良的電磁式電壓互感器以提高勵(lì)磁電抗）；或在35KV及10KV系統(tǒng)母線電壓互感器TV二次側(cè)加裝消諧電阻、消諧燈或擊穿保險(xiǎn)器，以防止并聯(lián)諧振的產(chǎn)生。對(duì)運(yùn)行值班人員來說，主要應(yīng)從改變運(yùn)行方式及操作手法入手，采取如下措施：

4.3.1改變運(yùn)行方式時(shí)應(yīng)使Xco/XL≤0.01或Xco/XL≥3（Xco為系統(tǒng)容抗，XL為系統(tǒng)感抗，主要為TV勵(lì)磁電抗），使系統(tǒng)遠(yuǎn)離諧振區(qū)。

4.3.2操作時(shí)應(yīng)盡量避免將小電流系統(tǒng)的消弧線圈退出運(yùn)行；對(duì)110KV及以上大電流系統(tǒng)，如果經(jīng)計(jì)算在運(yùn)行過程中不要求中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)，應(yīng)在操作時(shí)先合上電源變壓器中性點(diǎn)接地刀閘，操作完畢后再將中性點(diǎn)接地刀閘退出運(yùn)行。

4.3.3停送電要注意操作順序：母線停電時(shí)，先拉母線電壓互感器TV，切除電感L，再拉母聯(lián)斷路器，送電時(shí)與此相反；當(dāng)斷路器斷口裝有均壓電容時(shí)，應(yīng)先合斷路器，再升壓，升壓后如要停電，應(yīng)先將電壓降至零，再拉斷路器；對(duì)裝有母差保護(hù)的雙路重要母線，當(dāng)母差保護(hù)使一條母線停電時(shí)應(yīng)及時(shí)拉開母聯(lián)斷路器的隔離開關(guān)或母線電壓互感器的隔離開關(guān)，切除發(fā)生串聯(lián)諧振的LC回路。

4.3.4根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，新安裝或大修后投入運(yùn)行的10KV及35KV系統(tǒng)如果頻繁發(fā)生諧振，且通過上述的消諧方法都不能消除諧振時(shí)，我們應(yīng)考慮其加裝的消諧裝置是否已損壞。若未設(shè)消諧裝置，可用一只100W左右的燈泡接于TV開口三角形側(cè)來臨時(shí)代用。

4.4若為缺相運(yùn)行造成接地，應(yīng)對(duì)線路質(zhì)量進(jìn)行檢查，通過核算更換一些不合格線路的線型。如缺相運(yùn)行系由母線TV高壓保險(xiǎn)熔斷造成，在發(fā)電廠或變電站接線和設(shè)備均無技術(shù)、質(zhì)量問題的前提下，應(yīng)考慮有無重新核算TV高壓保險(xiǎn)容量的必要。

4.5若雷電時(shí)頻繁發(fā)生接地，應(yīng)重新?lián)u測(cè)發(fā)電廠或變電站進(jìn)線避雷器的接地是否良好，發(fā)電廠、變電站內(nèi)部接地網(wǎng)絡(luò)是否滿足技術(shù)要求，避雷針的保護(hù)范圍是否足夠，必要時(shí)采用加化學(xué)降阻劑、埋設(shè)接地體、對(duì)避雷針保護(hù)范圍進(jìn)行重新核算等予以消除。

4.6若對(duì)高壓設(shè)備搖測(cè)絕緣時(shí)有接地信號(hào)落牌，應(yīng)著重考慮一次回路接地點(diǎn)存在的可能性。如檢修后接地線是否拆除、接地刀閘是否拉開、被搖測(cè)設(shè)備的工作接地點(diǎn)（如TV一次接地）或保護(hù)接地點(diǎn)是否已甩開等。

　　結(jié)語(yǔ)：系統(tǒng)發(fā)生接地的具體原因是非常復(fù)雜的，隨著電力系統(tǒng)微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，接地故障的判別也出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn)，限于篇幅，本文對(duì)此不作具體分析。在實(shí)際工作中，我們應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，準(zhǔn)確地區(qū)分真假接地，然后根據(jù)判斷出的接地類別采用正確的方法進(jìn)行處理。上文只是筆者在工作中的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和心得，不妥之處還望各位同行不吝指正.