刍议小电流接地系统电压不平衡

2011-05-12李炼

中国新技术新产品 2011年9期

李炼

（云南电网公司临沧供电局，云南临沧 677000）

前言

我国大多数配电网均采用中性点不直接接地系统,它包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统。当发生单相接地故障时,由于不能构成低阻抗短路回路,接地短路电流很小,因此这种系统称为小电流接地系统。从长期的运行经验知道,单相接地故障是配电网中出现频率最高的故障形式,而且一般这类故障会自行消除,所以采用这种接地方式可以提高供电的可靠性。

当这种接地系统出现电压不平衡的情况,如果变电运行人员对这方面的认识不足,往往会因为未能及时处理而影响到安全、可靠供电。在变电站出现电压不平衡的状态,主要原因有两个,一是电压互感器熔断器熔断,一是单相短路接地故障。

1 电压互感器熔断器熔断

电压互感器熔断器熔断包括高压熔断器熔断和低压熔断器熔断两种情况,两者出现的现象也是各不相同的。

1.1 高压熔断器熔断

单相高压熔断器熔断,由于电压互感器有一定的感应电压,所以故障相电压降低,但并不为零,非故障相电压正常,向量角度为1200,同时由于高压熔断器熔断,使得一次侧电压不平衡,造成开口三角形有电压,即有零序电压出现。如,C相高压熔断器熔断,矢量合成图如图1所示,零序电压3U0等于相电压。

图1 C相熔断时的电压向量图

两相高压熔断器熔断,同样由于电压互感器有一定的感应电压,所以故障相电压降低,但并不为零,非故障相电压正常,同时一次侧电压不平衡,开口三角形也有电压。如,A、C两相高压熔断器熔断,矢量合成图如图2所示,零序电压3U0等于相电压。

图2 A、C相熔断时的电压向量图

1.2 低压熔断器熔断

单相低压熔断器熔断时,由于是二次侧熔断器熔断,一次侧电压正常,所以故障相电压为零,非故障相电压正常,其向量角为120,开口三角形处没有零序电压,不能起动报警。出现这种情况,只要变电运行人员及时更换低压熔断器就可以了。

两相低压熔断器熔断,也是故障相电压为零,非故障相电压正常,处理方法和单相熔断器熔断一样。

2 单相接地故障

小电流接地系统中,经过过渡电阻的接地称为不完全接地故障,接地过渡电阻是指当发生接地时,接地电流从导线流入大地的通路中所遇到的电阻,包括弧光电阻、杆塔电阻、接地装置电阻等。在实际的小电流接地系统运行中,单相接地故障占到总故障的70%左右,而单纯的金属性完全接地故障是很少的,更多的是不完全接地故障。

假设发生A相接地故障,其电压向量图如图3、图4所示。

接地相A相对地电压UAd在0至相电压UAN之间变化,接地相对地电压只是降低,而并不为零。

非接地相B相对地电压UBd在相电压UBN线电压UBA之间变化,其始端沿着图4中半圆NdA运动。在一定范围内,A相发生接地故障,非接地相B相对地电压是降低的,而接地相A相对地电压也不是最低的。因而不能用对地电压最低作为判断接地相的判据。超出一定范围,非接地相B相对地电压会升高,但不会超过线电压。

非接地相C相对地电压Uvd在相电压UCN线电压UCA之间变化,其始端同样沿着图4中半圆NdA运动,A相发生接地故障,非接地相C相对地电压总是升高的,一定范围内,非接地相C相对地电压会升高,甚至会超过线电压。

综上所述,当发生A相发生接地故障时,非接地相C相对地电压UCd总是大于接地相A相对地电压UAd,也大于非接地相B相对地电压UBd,由此可以得出,当发生单相接地故障时,以正相序(A→B→C→A)为基准,相对地电压最高的下一相为接地故障相。

单相接地故障是配电网中出现频率最高的故障,发生单相接地故障时,故障电流很小,90%以上的单相接地电弧都能够自行熄灭;三相线电压依然对称,不影响对负荷连续供电,规程规定可以继续运行1～2h。但是,系统带单相接地故障运行时,故障相对地电压降为0,非故障相电压可升高为线电压,由此引起的过电压会危害电网的绝缘水平,可能导致短路故障使事故扩大,影响安全可靠供电,因此需要尽快排除故障。