110kV及以上變電站小電流接地系統(tǒng)電壓異常分析處理

保定供電公司 盧國華

在110kV及以上變電站中，中（110kV變電站）、低壓側(cè)絕大部分為小電流接地系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著為用戶供電和為變電站提供站用電源、無功補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)。系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定正常運(yùn)行是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和用戶可靠供電的必要條件，因此對變電站各級母線電壓進(jìn)行監(jiān)視并使其控制在正常允許的偏移范圍內(nèi)，對于運(yùn)行人員來說是一項重要的日常工作。但是，實(shí)際許多電壓異常情況的產(chǎn)生，諸如電氣設(shè)備的一次、二次故障等都可能造成電網(wǎng)三相電壓的不平衡，運(yùn)行人員只有正確區(qū)分這些異常情況，才能正確判斷，加快對電壓異常的處理速度，防止事故擴(kuò)大。

在小電流接地系統(tǒng)中，由于35kV系統(tǒng)電壓異常情況表現(xiàn)形式較為多樣化，彼此間又有些相似容易混淆，故判斷方式也較為復(fù)雜。本文結(jié)合運(yùn)行中發(fā)生的實(shí)際情況，從各種電壓異常的現(xiàn)象入手，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)例，對35kV小電流接地系統(tǒng)幾種常見電壓異常的情況進(jìn)行分析、判斷，進(jìn)而給出處理方法。

一、一相電壓降低或為零，另兩相電壓升高，高于相電壓或等于線電壓

此現(xiàn)象為單相接地，由于一相接地，使中性點(diǎn)電壓發(fā)生位移，造成另兩相電壓升高。如一相電壓為零，另兩相電壓升高到線電壓，則是金屬性接地；如一相電壓降低但不為零，同時另兩相電壓升高，高于正常的相電壓但低于線電壓，則是非金屬性接地。如同時伴隨有電壓的波動，則是間歇性接地，但是要注意，間歇性接地時電壓波動頻率較低，一般在每秒鐘一次以下，而且三相電壓的波動是相對固定且關(guān)聯(lián)的，即電壓降低的相和升高的相不變，而且在一相電壓降低的同時，伴隨另兩相電壓的升高。

單相接地是小電流接地系統(tǒng)中最常見的故障，多發(fā)生在潮濕、多雨天氣。單相接地的原因很多，主要有：設(shè)備絕緣不良，如老化、受潮、絕緣子破裂、表面臟污；小動物及外力破壞；線路斷線；惡劣天氣，如雷雨、大風(fēng)等。

當(dāng)判斷小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，應(yīng)先檢查變電站內(nèi)設(shè)備有無明顯的故障現(xiàn)象。如果不能找出故障點(diǎn)，再進(jìn)行線路接地的查找，拉路可參照以下順序進(jìn)行：

1.變電站裝有小電流接地選線裝置的，首先拉開該裝置選定的接地分路。

2.拉開母 聯(lián)（分段）斷路器，縮小接地故障范圍。

3.對接地段母線所有剩余分路，按接地拉路序位表順序試?yán)?、合斷路器，拉、合順序一般如下?/p>

（1）空充線路。

（2）雙回線路。

（3）接地故障頻發(fā)線路。

（4）一般性質(zhì)負(fù)荷長線路。

（5）一般性質(zhì)負(fù)荷線路。

（6）電容器。

（7）站用變（采用刀閘直接連接到母線的站用變除外）。

（8）帶有重要用戶線路。

4.每拉開一路斷路器，確認(rèn)接地信號未復(fù)歸后，應(yīng)合上該斷路器，再試?yán)乱宦罚娙萜骰芈窋嗦菲髟诶_后應(yīng)不再合上，待故障支路查出后再根據(jù)電壓和功率因數(shù)情況及時投入）。

5.如上述方法不能查出接地故障分路，應(yīng)判斷為發(fā)生多路同相接地或母線及以上設(shè)備接地，按下列順序進(jìn)行拉路查找：

（1）向調(diào)度匯報查找情況，申請將接地段母線上所有分路停運(yùn)查找。

（2）對接地段母線所有分路，按接地拉路序位表順序拉開各分路斷路器。

（3）每拉開一路斷路器，確認(rèn)接地信號未復(fù)歸后，然后再拉開下一路。

（4）發(fā)現(xiàn)接地信號復(fù)歸后，應(yīng)判定該分路接地，保留該分路斷路器在斷開位置，然后開始送出其它已拉開斷路器。送出過程中應(yīng)注意確認(rèn)接地信號未發(fā)生后，再合上下一路；如發(fā)生接地信號，應(yīng)判定該分路接地，保留其在斷開位置。

（5）如果將接地段母線上所有分路斷路器全部拉開后，接地信號仍不恢復(fù)，應(yīng)判定為接地故障發(fā)生在母線及以上設(shè)備上。

6.母線及以上設(shè)備接地故障的查找：

（1）拉開接地段母線主進(jìn)斷路器。

（2）合上接地段母線母聯(lián)（分段）斷路器，如發(fā)生接地信號，應(yīng)判斷故障發(fā)生在母線上；否則，應(yīng)判斷故障發(fā)生在主變相應(yīng)繞組至主進(jìn)斷路器之間，可通過在主變相應(yīng)引線橋驗電或檢查相應(yīng)引線橋避雷器泄漏電流等方法進(jìn)一步驗證。

7.查出接地設(shè)備后，將設(shè)備轉(zhuǎn)檢修處理。

如：2011年8月15日00：16分，辛興站35kV4號母線接地：A相0kV、B相37.6kV、C相37.5kV。經(jīng)現(xiàn)場檢查35kV4號母線所屬設(shè)備未發(fā)現(xiàn)明顯異常。試?yán)穼?5kV4號母線上313、317開關(guān)全部拉開后，接地仍未消除。然后拉開1號主變301開關(guān)，接地故障消除。合上35kV母聯(lián)345開關(guān)后，接地故障再次發(fā)出。判斷為35kV4號母線設(shè)備接地，但經(jīng)檢修人員檢查35kV4電壓互感器及避雷器無故障。于是在拉開35kV4號母線上所有母線側(cè)刀閘后，將35kV母聯(lián)345開關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)行，對4號母線充電正常，無接地信號發(fā)出。然后拉開345開關(guān)，逐路合上各路出線側(cè)刀閘，合上345開關(guān)，進(jìn)行試送查找接地點(diǎn)，當(dāng)合上315-4刀閘，合上345開關(guān)后，出現(xiàn)35kV4號母線A相接地現(xiàn)象。判斷為345-4刀閘至345開關(guān)部分有接地，后經(jīng)檢查試驗，確認(rèn)315開關(guān)A相絕緣電阻為零，導(dǎo)致接地。

二、一相、兩相、甚至三相電壓降低，但不為零，其他相電壓不變，與電壓降低相相關(guān)的線電壓降低

此現(xiàn)象為電壓互感器高壓保險熔斷。由于高壓保險熔斷，高壓側(cè)缺相，會在電壓互感器低壓側(cè)出現(xiàn)零序電壓，當(dāng)零序電壓達(dá)到接地信號限值，會發(fā)出接地告警信息，此時應(yīng)通過其他相電壓的變化，與單相接地故障進(jìn)行區(qū)分。特別需要注意的是，有時高壓保險熔斷后，相電壓僅下降2000V左右，也不會發(fā)出接地告警或者電壓斷線信號，需要運(yùn)行人員認(rèn)真檢查才能發(fā)現(xiàn)。

判斷為電壓互感器高壓保險熔斷后，需要經(jīng)故障的電壓互感器停運(yùn)，做好安全措施后，取下高壓保險，用萬用表測量高壓保險，再次確認(rèn)高壓保險是否熔斷。并且需檢查電壓互感器外觀是否有異常。如不能判斷高壓保險熔斷是否是由電壓互感器故障造成的，則應(yīng)由專業(yè)人員檢查試驗后，再將電壓互感器投入運(yùn)行。

如2012年3月13日11：15分，祝澤站10kV4號母線電壓不平衡，A相6.19kV、B相5.94kV、C相6.38kV，線電壓AB相10.32kV、BC相10.58kV、AC相10.93kV，判斷為電壓互感器B相高壓保險熔斷，將10kV4號電壓互感器轉(zhuǎn)檢修，取下電壓互感器A相高壓保險后，經(jīng)測量其電阻無窮大，高壓保險已熔斷，更換保險后，母線電壓恢復(fù)正常。

2010年04月22日13：38，雷雨天氣，東亭站發(fā)10kV1號母線PT斷線報文。現(xiàn)場檢查51-7電壓互感器小車未發(fā)現(xiàn)明顯異常。拉出51-7電壓互感器小車，取下一次保險，測量三只保險，發(fā)現(xiàn)三相全部熔斷。經(jīng)檢修人員現(xiàn)場進(jìn)行專業(yè)檢查，對51-7電壓互感器進(jìn)行絕緣及直阻試驗，未發(fā)現(xiàn)異常。更換一次保險后，送電正常。

三、一相、兩相、甚至三相電壓降低為零，其他相電壓不變，與電壓降低相相關(guān)的線電壓降低

此現(xiàn)象為電壓互感器低壓保險熔斷，或者小開關(guān)跳閘。當(dāng)?shù)蛪罕ｋU熔斷后，只影響熔斷相的電壓，不會產(chǎn)生零序電壓，因此不會發(fā)出接地信號，但是由于熔斷相電壓降低到零，達(dá)到保護(hù)裝置電壓斷線定值，某些經(jīng)電壓閉鎖的保護(hù)會發(fā)出電壓回路斷線信號。

判斷為電壓互感器低壓保險熔斷后，應(yīng)取下電壓互感器低壓保險進(jìn)行測量，判斷保險是否熔斷，如確已熔斷，則更換保險，如更換后再次熔斷，不得再更換后送電。此時應(yīng)檢查二次回路由于異常，防止由于二次回路由短路故障造成電壓互感器損壞。需注意的是當(dāng)電壓互感器二次側(cè)帶有經(jīng)電壓閉鎖的保護(hù)或者自投裝置時，為防止保護(hù)或自動裝置誤動，應(yīng)在采取可靠的措施后，再斷開三相保險或者小開關(guān)檢查。

四、三相電壓頻繁波動，忽高忽低，電壓升高時甚至超過線電壓

這種現(xiàn)場一般發(fā)生在空母線送電過程中，是電磁諧振。有時可能報出接地信號。諧振過電壓與接地故障的區(qū)分，主要是電壓表指示會超過線電壓，表針會打到頭。而接地故障時，非故障相對地電壓最高等于線電壓值，而線電壓則不變。諧振的具體現(xiàn)象有：

1.基波諧振時；一相電壓低，但不為零；兩相電壓高，超過線電壓，表針打到頭?；騼上嚯妷旱停粸榱?；一相電壓高，表針打到頭。

2.分頻諧振時，三相電壓依次輪流升高，并超過線電壓，表針打到頭，三相表針在同范圍內(nèi)低頻擺動。

3.高頻諧振時，三相電壓同時升高，遠(yuǎn)超過線電壓，表針打到頭。也可能一相電壓上升（高于線電壓，表針打到頭），另兩相電壓下降。

產(chǎn)生諧振的原因，有倒閘操作，系統(tǒng)中發(fā)生事故（斷線、接地）等。常見的諧振過電壓有：

1.消弧線圈處于全補(bǔ)償或接近全補(bǔ)償運(yùn)行，三相電容不平衡時，產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓。

2.系統(tǒng)中發(fā)生斷線、間歇性電弧接地故障，引起鐵磁諧振過電壓。

3.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，用變壓器對母線充電時，電磁式電壓互感器各相與母線對地電容構(gòu)成諧振回路，形成諧振過電壓。

4.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，配電變壓器高壓繞組接地，引起諧振過電壓。

5.用電磁式電壓互感器進(jìn)行雙電源定相工作，引起諧振過電壓。

6.斷口上有并聯(lián)電容器的開關(guān)，在一側(cè)帶電時，備用于接有電磁式電壓互感器的不帶電母線（斷路器并未合閘）上，產(chǎn)生諧振過電壓。

諧振過電壓的持續(xù)時間可能較長，甚至長期保持，直到諧振條件被破壞為止。發(fā)生諧振過電壓時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)情況、操作情況作出判斷。處理諧振過電壓事故的關(guān)鍵，是破壞諧振的條件。常用的有以下幾種方法：

1.由于操作后產(chǎn)生的諧振過電壓，一般可以立即恢復(fù)到操作以前的運(yùn)行方式。分析原因，采取防止措施以后，再重新操作。例如：調(diào)整消弧線圈的分接頭，使補(bǔ)償度符合要求，改變操作方式等。

2.對母線充電時產(chǎn)生諧振過電壓，可立即送上一條線路，破壞諧振的條件．消除諧振。

3.如果是運(yùn)行中突然發(fā)生諧振過電壓，可以試斷開一個不重要負(fù)荷的線路，改變參數(shù)，消除諧振。

4.為了避免在母線停、送電時造成的諧振，可以改變母線停送電的操作順序。母線停電時，先停電壓互感器，再將母線電源斷開。母線送電時，母線帶電后，再合電壓互感器一次隔離開關(guān)，或者帶一條線路送電。

如2012年8月15日，甘城站二期送電過程中，當(dāng)合上10kV主進(jìn)502開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)10kV2號母線電壓頻繁波動，判斷為是發(fā)現(xiàn)鐵磁諧振，立即送出一條線路，諧振現(xiàn)象消失，電壓恢復(fù)正常。

五、特殊故障造成的電壓異常

對由于電壓互感器三相負(fù)載不對稱、接線錯誤等原因造成的二次回路電壓異常，通常會在變電站送電時發(fā)生，特別是新、改、擴(kuò)建變電站送電時。此時，要求運(yùn)行人員在母線送電后認(rèn)真檢查母線電壓是否正常，如三相是否平衡、與另一條母線電壓是否對應(yīng)。發(fā)現(xiàn)異常后及時通知檢修人員檢查處理。

如2012年11月30日，在某變電站二期擴(kuò)建工程送電時，當(dāng)合上母聯(lián)345開關(guān)給35kV2號母線送電后，發(fā)現(xiàn)母線相、線電壓均比同一臺變壓器帶的1號母線高2000V左右，2母線電壓為AB相38.19kV、AC相38.06kV、BC相38.24kV，A相21.96、B相21.85、C相22.01；1號母線為AB相36.06kV、AC相36.01kV、BC相36.09kV，A相20.78、B相20.53、C相20.82kV。判斷為電壓異常，后經(jīng)檢修人員查找，發(fā)現(xiàn)室外電壓互感器二次接地線未按照圖紙要求單獨(dú)引至保護(hù)室接地，而是在室外端子箱處接到開口三角二次接地線后，通過開口三角接地線引至保護(hù)室接地，導(dǎo)致電壓互感器二次側(cè)電壓疊加開口三角接地線電阻上的電壓，造成母線電壓偏高。

由于小電流接地系統(tǒng)中電壓異常的現(xiàn)象較為常見，彼此間現(xiàn)象相似、容易混淆，而產(chǎn)生電壓異常的原因又多種多樣，因此要求運(yùn)行人員對母線電壓認(rèn)真監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)電壓異常后要收集所有異常現(xiàn)象綜合判斷，及時正確的進(jìn)行處理，以確保電力設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行和對用戶的高質(zhì)量、可靠供電。以上是本人在工作學(xué)習(xí)中總結(jié)的一些經(jīng)驗，希望能與各位同仁一起交流探討。

[1]國家電網(wǎng)公司人力資源部組編.國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓(xùn)專用教材—變電運(yùn)行(220kV)(第一版)[M]..北京:中國電力出版社,2010,540-542.

[2]平原.小電流接地系統(tǒng)中電壓異常的分析及處理[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,04.

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