刍议小电流接地系统单相接地故障 王少曼

发表时间:2020/10/13   来源:《基层建设》2020年第16期   作者:王少曼
[导读] 摘要:在小电流接地系统中,单相接地是一种常见的临时性故障,多发生在潮湿、多雨天气。
        国网晋中供电公司  山西晋中  030600
        摘要:在小电流接地系统中,单相接地是一种常见的临时性故障,多发生在潮湿、多雨天气。发生单相接地后,故障相对地电压降低,非故障两相的相电压升高,但线电压却依然对称,因而不影响对用户的连续供电,系统可运行1~2h,这也是小电流接地系统的最大优点。但是若发生单相接地故障时电网长期运行,因非故障的两相对地电压升高,可能引起绝缘的薄弱环节被击穿,发展成为相间短路,使事故扩大,影响用户的正常用电。还可能使电压互感器铁心严重饱和,导致电压互感器严重过负荷而烧毁。同时弧光接地还会引起全系统过电压,进而损坏设备,破坏系统安全运行。因此,值班人员一定要熟悉接地故障的处理方法,当发生单相接地故障时,必须及时找到故障线路予以切除。
        关键词:小电流接地系统;问题处理;单相接地
        1 引言
        我国10~35KV电网中,大多采用了中性点不接地或经消弧线圈接地方式,由这两种接地方式所组成的供电系统被统称为小电流接地系统。按照规范:当电力系统发生单相接地故障时,如果35kV电网流过故障点的零序电流超过10A,10KV电网超过20A,3~6KV电网大于30A时,电源中性点均应采用经消弧线圈接地方式。
        当小电流接地系统发生单相接地故障时,一般规定继续运行不超过2小时,但必须尽快寻找故障线路并予以隔离消除,以免因为非故障相电压的升高和故障电流引发两点或多点短路扩大事故,造成人身伤亡、设备的损坏和停电停产损失。
        因此,对小电流接地系统单相接地故障进行深入研究,并探讨合理的解决方法是非常必要的。
        2 小电流单相接地特点
        2.1高阻抗接地
        高阻抗接地防止了有可能的间歇电弧的过电压发生,而且减少了不同地域两相接地可能性的发生,当单相接地时,电容充电过电流将受到控制,配电线路故障检查可实现自动故障检查,并能够控制谐振所产生的过电压。高阻抗接地主要以电阻方式为主,高阻接地与容性的电流相位相差90°,电阻性的电流加上容性的电流等于接地的电流,因为电阻的分量存在于接地电流之中的所占份额较大,所以高电阻接地对谐振具有阻尼与衰减的作用,能够消除谐振发生的条件,同时对电流互感器、电压互感器的磁铁发生震动有抑制作用。但是高阻抗接地时,为了达到接地电弧在很短时间内熄灭,接地电流不能大于10A,所以应用的范围缩小,只能在供电网络小于10kV以下应用,当供电网络电容电流远大于规定值时,接地方式不适应高阻接地,因此高阻接地也有一定局限性。
        2.2消弧线圈接地
        消弧线圈接地优点在于供电系统发生接地时,在接地点流过的电流很小,其表现为当供电线路单相接地时,供电系统不能马上跳闸,供电网络存在接地故障时还能运行1~2h,当电网接地的电流小于10A,由于消磁线圈感应电流与电网中的电容电流相抵消,残流减小恢复电压,从而达到接地电弧的熄灭,保证供电网络的供电质量,另外消弧线圈接地还具有维护维修方便、安全可靠、电磁的兼容好等特点。
        2.3不接地
        不接地结构简单,没有任何的辅助设备,设备运行简单。如果瞬时发生故障,可以自动进行灭弧,在供电网络出现相电压升高,将不会破坏三相电压的平衡。在单相接地并接地电流小时,接地不构成短路的回路,供电网络中单相接地的故障允许存在一定时间,规定在发生故障接地时可以运行1~2h,在这一段时间内进行故障排除,如果由于雷电造成绝缘闪弧,闪弧后绝缘能够自动的恢复,从而提高了供电网络的供电质量。

但是由于中性点绝缘作用,供电网络与大地形成电容,电容能量无法释放,在接地产生接地电弧时,因为电网对地电容存在能量,将使对地电压升高,电弧对地电压将升高数倍,这将破坏设备的绝缘性能,在线路或设备绝缘薄弱点发生击穿,可能引发相间短路。另外,在电网中可能发生分频的铁磁振荡过电压,将会造成电压互感器线圈发热甚至烧毁或熔断器的熔断等故障。
        3小电流接地系统单相接地故障诊断技术
        3.1完全接地和串联谐振
        在整个安全接地诊断和检查过程中,常见的故障表现为故障相电压降到零、非故障相电压上升,这种情况在实际工作中十分常见,如果小电流接地系统中的电压互感器开口处出现的电压数值达到100V,便可以断定小电流接地系统产生了完全接地故障。而在串联谐振中,主要是对小电流接地系统单相接地故障诊断情况进行有效说明,该故障的出现,将会引起整个继电器动作及全部接地信号的发出情况。为了更好地对小电流接地系统进行判断,以及是否出现了串联谐振这种单相接地故障。工作人员可以通过系统中容性及感性参数元件问题来确定,该种方式具备很强的科学性,能够将整个故障诊断流程简化。
        3.2绝缘监测仪表的中性点断线和继电器接点粘接
        绝缘监测仪表中性点断线同样属于小电流接地系统单相接地故障的一种常见类型,一旦出现该种问题,三相电压将会出现剧烈变化,绝缘监测仪表显示情况也会变得不准确,而且电压互感器中的电压输出值出现波动。在故障检测工作开展时,工作人员可以结合上述表现和特点,对中性点进行全面检查,最终确定系统是否存在中性点断线故障。在继电器接点粘接上,主要是检测接地信号是否能够持续性发出,并对系统中的无接地现象进行查找,这其中还包括三相电压情况。在上述信息全部得到之后,工作人员还需要对监测继电器的接点进行全面盘查,进而完成一系列故障诊断操作。
        3.3接地故障查找与排除
        当系统发出接地故障信号时,值班人员可根据故障现象、相关监测数据对故障进行诊断分析,以查找接地故障线路。方法一:如果变电站没有安装小电流接地选线装置,线路上也没有接地故障指示器或者短路接地二合一故障指示器、接地故障探测仪,可用人工“试拉路”法找到接地线路。先拉开母联断路器,缩小查找接地故障范围,再对接地段母线所有剩余线路,按接地拉路序位表顺序试拉、合断路器,确定接地故障线路,再将线路逐级分段来摇测绝缘或逐级分段试送电,以找到接地故障段线路。这种人工查找方法较麻烦、落后。方法二:利用接地选线装置和故障指示器来确定接地线路,将大大地提高工作效率,如遇选线不准确时,也可为人工拉闸提供技术参考。在线路上安装一些接地故障指示器(或者短路接二合一故障指示器),以此指示接地故障途径。方法三:通过配网自动化智能开关来查找接地故障。即利用配网测控终端智能开关逻辑功能,与小电流接地选线装置配合,实现故障隔离、恢复和转供电。在线路运行过程中,如线路有接地故障,小电流接地选线装置跳开相关接地线路,再经过整定延时,利用重合闸功能合上该线路开关,若此时遇到线路接地故障,线路上智能开关检测到零序电压而分闸,并“闭锁”合闸,以达到隔离故障的目的。
        4 结语
        小电流接地系统单相接地故障给对变电设备和配电网的安全、经济运行带来了不良影响。要求运行人员要在实践中总结经验,熟悉规程,了解设备的运行状况,积极应用新技术、新设备,提高处理问题的能力。还应积极消除设备缺陷,提高设备的运行水平,积极预防单相接地故障发生。故障后尽快查找和消除故障点,尽快恢复供电,提高供电可靠性。从而保证电网的安全、经济和稳定运行。
        参考文献:
        [1]李建鸿,夏金亮,蒋伟.小电流接地系统单相接地故障分析及预防措施[J].山东电力技术,2019(6).
        [2]林文钦,孙东,高金龙,等.小电流接地系统单相接地故障选线装置测试方法综述[J].东北电力大学学报,2019(3).
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