6kV厂用电系统接地分析及处理

姚建新

（大唐发电有限公司河北马头热电分公司，河北 邯郸 056044）

1 概述

发电厂高压厂用电系统一般属小电流接地系统，各相对地的绝缘监测，是通过母线上三相五柱互感器二次开口三角的电压大小来反应的，信号继电器一般整定在大于等于15V发“6kV系统接地”信号，同时可配合二次侧三相对中性线的电压表指示判断接地相。

正常运行时，各相对地电容越对称越好，但实际中的各相对地电容不可能完全相等，中性点对地电压稍有位移，电压互感器二次开口角电压一般不超过3V，三相对地电压基本相等。

因运行值班员监盘过程中，只能监视接地信号和三相对地电压，来判断小电流系统绝缘情况，而非绝缘损坏情况，如电压互感器一次回路故障可产生与绝缘损坏相似的现象，干扰值班员判断和处理。因此将绝缘损坏和非绝缘损坏造成的接地现象用真接地和假接地进行分析，帮助值班员区分故障，选择正确的处理方法。

2 接地分析

2.1 绝缘损坏造成的真接地

2.1.1 金属性接地

以W相发生金属性接地为例，故障相对地电压变为零，中性点对地电压值为相电压，未故障相电压值升高倍，即变为线电压，三相线电压仍对称，不影响动力运行。

互感一二次为Y0/Y，二次侧电压Uwn为零，而Uun、Uvn变为线电压100V，三相对地电压指示接地相为零，非接地相为线电压；二次侧Uub、Uvc、Uwa仍为线电压100V，所以此时母线电压表指示正常。因运行时二次侧V相接地，二次侧中性点不接地，通常表计上反应的6kV系统三相对地电压实际上是二次各相对中性点的电压Uun、Uvn、Uwn，因此时W相绕组无电压，首端与中性点等电位，则测量表指示W相对地电压变为零，Uvn为V相绕组电压线电压，Uun为Uu－Uv也是线电压。因此可根据在二次侧接的三相对中性点电压的3块表计判断接地相。此时在开口三角的3个绕组内，也同样是W相为零，U、V两相变为线电压，此时Uu＋Uv＝100V，继电器XJJ启动，发出“6kV系统接地”光字牌，通过声光信号告诉值班员。

2001年1月9日21：55，出“6kVⅥB系统接地”光字牌，三相对地电压：U相6.2kV、V相6.2 kV、W相0kV，接地变电压表指示410V，经查为1号岸边泵所带架空线路瓷瓶损坏，导线落在金属支架上。金属性接地的特点：三相对地电压变化明显，表计指示稳定，易判断。

2.1.2 非金属性接地

当W相经一定电阻接地，由图1可知U相和V相对地电压均升高，升高的幅度与W相的接地电阻大小有关。三相线电压的中心只是向Uw的反方向平移，金属性接地时三相线电压的中心移至－Uw的端点，但不改变大小和对称性，不影响负荷运行。此时电压互感器一次绕组，W相电压低于相电压，U相和V相电压高于相电压、低于线电压，二次侧Uwn在0～57.7V，Uun和Uun为57.7～100V，但二次侧电压Uub、Uvc、Uwa仍为线电压100V，母线电压表指示正常。此时，二次开口角电压（Uu＋U0）＋（Uv＋U0）＋（Uw＋U0），随U0大小变化，当U0＝0时，开口角电压为0，当U0＝－Uw时开口角电压为100V，所以随着过渡电阻的变化，开口角电压在0～100V变化，大于15V时发“6kV系统接地”光字牌。因接地相经过一定的过渡电阻，接地后易产生电弧，三相对地电压指示将出现摆动，甚至发展为谐振。

图1 经电阻接地后电压相量图

2000年1月21日11：00，出“6kVⅦA系统接地”光字牌，三相对地电压：U相4.6kV、V相2.6 kV、W 相3.8kV，接地变电压表指示140V，11：05 U相5.4kV、V相1.0kV、W 相5.4kV，接地变电压表指示300V，并出现摆动，随后7号锅炉甲吸风机速断保护动作跳闸，系统恢复正常。

金属性接地三相对地电压变化明显，表计指示稳定，易判断。非金属性接地在过度电阻大时不明显。无论是哪一种接地，共同点是非故障相电压升高，易引起相间接地短路。但非金属性接地产生电弧更可怕，必须及时处理。

2.2 非绝缘损坏产生的假接地

2.2.1 1台负荷断路器停运时一相未断开

1994年9月11日2：05，“6kVⅢA段系统接地”光字牌亮，三相对地电压稍有不平衡，接地变电压表指示60V，刚达到发接地信号定值（TV变比是接地变比的4倍），及时询问是否有开停动力，查4号岸边泵U相断路器未断开。与真接地现象安全相同，不同点是表计指示稳定。动力断路器停运后一相断路器未断开，电流到零，电机停止转动，没有任何异常现象，但出现“6kV系统接地”光字牌亮，如不加分析易漏掉该故障点，而去误停其它设备。原因是一相断路器未断开时，该回路的三相电缆电机三相绕组对地电容，全变成了未断开相对地电容，是原来的三倍，该相对地电容增大，使得该相电压降低，中性点对地发生位移，使三相对地电压出现不平衡，开口角出现电压见图2（以W相为例）。

图2 W相未断开相量图

2.2.2 厂用电工作与备用电源切换时一相电源断路器未断开

2001年12月10日6：15，某厂由7号发电机启动正常后，由备用馈电变压器倒为工作馈电变压器运行，断开备用馈电变压器高压侧断路器后，同时出“6kVⅦB系统接地”、“备用馈电变压器B分支接地”光字牌，6kVⅦB段母线三相对地电压：U相4.5kV、V相2.2kV、W 相4.5kV，接地变指示160 V。40号馈电变压器B分支三相对地：U相1.8 kV、V相2.2kV、W 相1.8kV。再合备用馈电变压器高压侧断路器后信号消失，查备用进线断路器V相绝缘杆断裂断路器未断开，用隔离开关解环。备用馈电变压器高压断路器断开后，对于备用分支电压互感器接受的是单相电压，而对于工作母线是接受一个单相大电容，故两系统全部报接地，从接地电压可知V相未断开。

同样如果母线停电时一或二相未断开时，也发接地信号，未断开相电压正常，断开相电压降低。

2.2.3 电压互感器故障

当电压互感器回路故障时，如一次侧接地、一次绕组匝间短路、二次绕组相间短路等，都会引起TV一次保险熔断。一次侧接地和一次绕组匝间短路基本相同，均是一次阻抗减小，励磁电流增加；二次绕组相间短路，直接使一次电流增加。以W相断线为例，一次绕组W相的电压为零，U、V相一次绕组带电仍正常，二次三相对地，U、V相电压正常57.7 V，W相对N是二次绕组与电压继电器的分压，仍有很小电压。但V、W相电压继电器上的电压由原来的100V变为稍小于58V，低于定值73.5V接点闭合接通PT断线信号，开口角电压是Uu＋Uv＝57.7V，出“6kV系统接地”光字牌，与直接接地现象相同，三相对地电压U、V两相不变，W相降低，与直接接地现象相似，但此时有“电压互感断线”光字牌，与直接接地现象不同。

电压互感器一次保险接触不良，使接触不良相电压降低，二次开口角电压出现电压二次侧三相对地电压同现一相降低，其它两相不变，接触不良与断线现象相同。

正常运行中，三相对地电容不相等、断路器三相不同期，接地时产生间歇电弧等原因均可引起谐振。谐振时对地电容与电压互感器电感形成振荡回路，产生过电压，对地电压最高值可达到相电压的3倍，在开口角出现100～200V的高电压，发“6kV系统接地”光字牌。

3 判断方法

无论是真接地还是假接地，均有 “接地”信号出现，可从不同点进行判断。

a.三相对地电压指示一相降低，另两相未升高，同时伴有“断线”信号，为电压互感器故障；

b.三相对地电压指示一相降低，另两相升高，或伴有动力启动，为绝缘损坏引起的接地；

c.断路器断开时，三相对地电压指示一相降低，另两相升高，为断路器故障引起接地；

d.出现对地电压一相或二相升高，甚至三相电压同时升高并摆动，为谐振引起接地；

4 处理方法

4.1 绝缘损坏引起接地

分隔系统采用试断开的方法，有明显异常的优先断开，尽量缩短接地运行时间。若启动动力引起，立即通知机炉值班员将所启动力断开。检查所有设备（保持距离）是否有漏水漏汽情况，对明显受潮的设备先断开。在没有明显异常点的情况下，先对可直接停运和可倒换的设备停运。投入绝缘良好的备用馈电变压器，停运工作馈电变压器。对重要设备降低发电机负荷，进行停运，若接地点不消失，直至母线上所有负荷停运。对试拉接地变和电压互感器等不能用断路器操作的设备，应采用备用断路器负荷侧人工接地的方法。

经上述处理后，接地点仍存在按母线接地处理。

若接地后发生谐振，应立即断开不重要动力，先消除谐振；谐振幅度过大时，引起电压互感器一次保险个别相熔断后，谐振会消失；谐振还会造成电压互感器二次中性击穿保险击穿，引起V相保险断，可不更换保险通过XJJ动作与否判断接路结果。

拉每一路时应注意对地电压的变化，将有变化的做好记录，及时分析是否多点接地。母线上可以停运的设备，接地点未查出前不应再投运。

1998年5月31日15：24，6kV系统接地信号闪，工作厂馈过流保护动作跳闸，查丙磨煤机断路器处的浓烟，拉出断路器后发现U相软连接部分断裂有烧伤，误认为厂馈跳闸是丙磨煤机开在内短路引起，恢复厂用电，开循环水泵时又出现B接地，立即停泵。处理时分析不够，未及时查出另一个接地点。

2005年7月31日早晨雷雨天气，7时4分，因6kVⅤA段U相系统接地（有外接线路），母线电压互感器一次断两相保险，造成母线低电压动作，备用电源自投，处理过程中又无法记录对地电压变化，没有按照逐一将可停动力停运，而是拉掉一路恢复一路再停一路，造成5号厂用变压器和厂南区生活变两回路各有一个接地点未查出。

4.2 非绝缘损坏引起接地

断路器非全相引起的询问开停动力情况，检查当时进行操作的断路器即可，若为单电源动力断路器，必须采用瞬间停母线将断路器断开；有并联电源的将两电源都合上，可用隔离开关解环或直接将断路器小车拉出。

电压互感器一次保险熔断，退出所带低电压保护，将电压互感器停电检查原因。

若发生谐振，立即开停不重要的动力，破坏谐振条件。一般情况下谐振造成电压互感器一次保险熔断谐振会自动消失，分析产生谐振的原因并消除，送电前还应检查电压互感器二次中性点击穿保险应不通。

5 结论

通过对小电流系统接地发信分析，对电压互感器一二次电压之间关系了解，从而认清真接地与假接地的本质区别，抓住重点现象，这样就能保证即使信号不全，仍能正确判断、快速处理、不扩大事故。同时要求每位运行值班员值班期间掌握运行方式，清楚设备运行状态、设备环境，认真监盘，保证接地被正确处理。同时值班员之间养成互相联系好习惯，开停动力应相互联系，有人监视三相电压变化，及时发现及时处理。充分利用DCS的SOE功能，了解信号发生的时间、先后顺序，帮助对故障的正确判断。

［1］ 宗士杰.发电厂电气主系统［M］北京：中国电力出版社：1999.