小電流接地系統(tǒng)異常接地情況分析

邱勝軍

遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司，遼寧 葫蘆島 125000

小電流接地系統(tǒng)異常接地情況分析

邱勝軍

遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司，遼寧 葫蘆島 125000

文中對(duì)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)異常接地現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析，并提出了判斷真假接地的方法。

小電流接地系統(tǒng)；單相接地故障；鐵磁諧振

1、概述

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式，有中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，稱為大電流接地系統(tǒng)；中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈及其它高阻抗接地的系統(tǒng)，稱為小電流接地系統(tǒng)。

對(duì)于小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)任何一相絕緣受到破壞而發(fā)生單相接地故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)線電壓的大小和相位仍維持不變，三相用電設(shè)備的工作也不會(huì)受到破壞，因而可以繼續(xù)運(yùn)行，但不允許長(zhǎng)期運(yùn)行。為此，在這種系統(tǒng)中，需裝設(shè)專門的絕緣監(jiān)察裝置，以監(jiān)視有無接地故障的發(fā)生。圖1所示為一系統(tǒng)接地監(jiān)視裝置回路圖。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生一相完全接地時(shí)（如C相），則PV1電壓表指示為零，PV2、PV3電壓表指示為線電壓，電壓互感器開口三角繞組兩端出現(xiàn)100V電壓，啟動(dòng)電壓繼電器（該電壓繼電器整定動(dòng)作電壓一般為15～30V），發(fā)出接地警報(bào)；當(dāng)C相經(jīng)大電阻或電弧接地時(shí)，則PV1電壓表指示大于零小于相電壓，PV2、PV3電壓表指示升高，大于相電壓而小于線電壓，電壓互感器開口三角繞組兩端出現(xiàn)小于100V的電壓，當(dāng)達(dá)到接地電壓繼電器的動(dòng)作值時(shí)，繼電器啟動(dòng)，發(fā)出警報(bào)信號(hào)。根據(jù)所發(fā)信號(hào)及正確的儀表指示等現(xiàn)象，值班人員就可判斷出接地相別、接地程度等情況，從而及時(shí)進(jìn)行處理。然而，由于某些原因，也會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)中并無接地故障卻發(fā)出接地報(bào)警信號(hào)，或系統(tǒng)中雖有接地故障，但儀表指示不正常等一些異?，F(xiàn)象，引起運(yùn)行人員的誤判斷，甚至不正確的操作。以下，就對(duì)一些異常接地現(xiàn)象的發(fā)生原因加以分析，并提出判斷真假接地的方法。

2 幾種異常接地現(xiàn)象及其發(fā)生的原因

2.1、出現(xiàn)接地信號(hào)，但三相對(duì)地電壓表指示平衡

出現(xiàn)該種現(xiàn)象，可能由以下兩種原因造成：

(1)、電壓互感器在檢修作業(yè)后，若二次的開口三角繞組接錯(cuò)線，送電后雖然系統(tǒng)正常，但卻誤發(fā)接地信號(hào)。分析如下：

（2）、一次系統(tǒng)確實(shí)有接地故障，但電壓互感器TV的二次側(cè)中性線斷線（圖3所示打×處）。此時(shí)，三相對(duì)地電壓表（三相電壓表阻抗相等）不能正確反映接地故障。分析如下：設(shè)一次系統(tǒng)發(fā)生A相接地，在數(shù)值上，一次電壓U/A=0，UB/=√3UB，UC/=√3UC；對(duì)應(yīng)的二次電壓Ua/=0，Ub/=√3Ub，Uc/=√3Uc，若電壓互感器的中性線良好，三相絕緣監(jiān)視電壓表能夠正確反映出接地相別；但當(dāng)電壓互感器的中性線斷線時(shí)，則由節(jié)點(diǎn)電壓法可得：

斷線處電壓

式中Y a、Y b、Y c—三相絕緣監(jiān)視電壓表的導(dǎo)納，且Y a=Y b=Y c

即

則三相絕緣監(jiān)視電壓表的電壓分別為：

圖1 TV接線

2.2、系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振的影響

在小電流接地系統(tǒng)中，由于母線對(duì)地電容的存在，其與母線電磁電壓互感器T V（一次中性點(diǎn)接地）的非線性電感L組成并聯(lián)諧振回路。在外界條件激發(fā)下，如：合閘沖擊，單相接地故障切除或弧光接地自動(dòng)熄滅，線路斷線，或系統(tǒng)參數(shù)變化等。在這些暫態(tài)過程中，電壓互感器T V三相繞組由于承受電壓不同，鐵芯飽和程度可能不同，于是三相電感也不相等，就可能發(fā)生并聯(lián)鐵磁諧振。在發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，由于電源電壓中存在零序分量及高次分量，也會(huì)出現(xiàn)接地信號(hào)，但實(shí)際上，此時(shí)系統(tǒng)中并無故障點(diǎn)。系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，雖然也發(fā)出了接地信號(hào)，但三相對(duì)地電壓的變化，與系統(tǒng)真正發(fā)生接地時(shí)的情況是截然不同的。系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振（分基波、分頻和高頻諧振）與發(fā)生接地故障的現(xiàn)象異同點(diǎn)見表1：

表1 鐵磁諧振現(xiàn)象與接地故障現(xiàn)象異同點(diǎn)

2.3、消弧線圈操作不當(dāng)造成的虛幻接地

在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中，當(dāng)其接地電容電流超過一定限值時(shí)，需裝設(shè)消弧線圈，用來補(bǔ)償系統(tǒng)電容電流，使接地點(diǎn)電流數(shù)值較小，防止弧光短路，保證安全供電；同時(shí)，降低弧隙電壓恢復(fù)速度，提高弧隙絕緣強(qiáng)度，防止因電弧重燃造成間歇性接地過電壓。如圖6所示系統(tǒng)，當(dāng)分裂運(yùn)行的兩臺(tái)主變，其電源側(cè)不同期運(yùn)行時(shí)（設(shè)頻率分別為f1和f2），f1和f2不同期，若由于操作等原因，兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)通過消弧線圈的隔離開關(guān)并列，則當(dāng)某部分發(fā)生接地故障時(shí)（如圖所示頻率為f1的部分發(fā)生接地），對(duì)于發(fā)生接地故障部分出現(xiàn)的中性點(diǎn)電壓，與該部分的相電壓是同期，頻率為f1，如此，電壓相對(duì)于正常網(wǎng)絡(luò)的相電壓（頻率為f2），將以一個(gè)脈振的角速度ω0=2л（f1—f2）旋轉(zhuǎn)，可以和任意一相電壓重合（見圖2），從而使正常網(wǎng)絡(luò)的相電壓大小按序發(fā)生了由0～2倍相電壓的變化，不僅改變了該網(wǎng)絡(luò)的相電壓相位，同時(shí)也改變了相電壓的數(shù)值，使正常系統(tǒng)出現(xiàn)接地現(xiàn)象，即形成虛幻接地，引起運(yùn)行人員的誤判斷。在實(shí)際運(yùn)行中，上述接線方式是少見的，但為了防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，無論變壓器分列或者并列運(yùn)行，都要避免用消弧線圈的隔離開關(guān)并列、解列兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)。

圖2

3、真假接地故障的判斷

對(duì)于系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振及2.3種情況所述的虛幻接地現(xiàn)象，雖然都是使未發(fā)生接地故障的系統(tǒng)發(fā)出了接地信號(hào)，但很明顯，與真正發(fā)生接地時(shí)相比,現(xiàn)象完全不同，而是各有自己的特點(diǎn)。如：諧振時(shí)（無論是基波、分頻和高頻諧振），升高相的電壓均高于線電壓。通過三相絕緣監(jiān)視電壓表的指示變化，同時(shí)，結(jié)合當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式以及是否有操作或故障等情況進(jìn)行綜合判斷，是完全可以得出正確結(jié)論的；

對(duì)于只出現(xiàn)接地信號(hào)，而三相對(duì)地電壓指示仍平衡的情況，可通過以下方法判斷真假接地：

（1）在同一個(gè)電氣系統(tǒng)中，對(duì)比幾組電壓互感器，如同時(shí)出現(xiàn)接地信號(hào)，絕緣監(jiān)視對(duì)地電壓均發(fā)生相同變化（一相電壓降低或?yàn)榱悖渌鼉上嚯妷荷呋驗(yàn)榫€電壓），則是系統(tǒng)真接地，否則，可能是假接地或電壓互感器有問題；

（2）根據(jù)消弧線圈的儀表指示進(jìn)行判斷。若一次系統(tǒng)真有接地故障，變壓器的中性點(diǎn)將出現(xiàn)位移電壓，該電壓作用在接于變壓器中性點(diǎn)的消弧線圈上，它的電壓表、電流表將有指示。通過檢查這些表計(jì)，就可以判斷出一次系統(tǒng)是否有接地情況；

（3）用驗(yàn)電器進(jìn)行判斷。使用驗(yàn)電器對(duì)系統(tǒng)三相帶電導(dǎo)體進(jìn)行驗(yàn)電，如果發(fā)現(xiàn)一相不亮，其它兩相亮，同時(shí)在設(shè)備的中性點(diǎn)上驗(yàn)電，驗(yàn)電器也亮（證明有位移電壓），說明一次系統(tǒng)真接地，接地故障發(fā)生在驗(yàn)電器驗(yàn)電不亮的那一相上。

4、結(jié)語

單相接地是小電流接地系統(tǒng)中比較常見的故障。掌握了判別真假接地的方法，在實(shí)際運(yùn)行工作中，針對(duì)具體情況具體分析，就不難得出正確的結(jié)論，從而迅速排除故障，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.061

邱勝軍（1970-08-27），男，葫蘆島供電公司電網(wǎng)調(diào)度中心主任，主要從事電力調(diào)度系統(tǒng)管理等方面的研究。