小电流接地系统异常接地情况分析

2012-10-26邱胜军

中国科技信息 2012年14期

关键词：铁磁电压表中性点

邱胜军

辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，辽宁葫芦岛 125000

小电流接地系统异常接地情况分析

邱胜军

辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司，辽宁葫芦岛 125000

文中对小电流接地系统出现异常接地现象的原因进行了分析，并提出了判断真假接地的方法。

小电流接地系统；单相接地故障；铁磁谐振

1、概述

电力系统中性点的运行方式，有中性点直接接地系统，称为大电流接地系统；中性点不接地和中性点经消弧线圈及其它高阻抗接地的系统，称为小电流接地系统。

对于小电流接地系统，当任何一相绝缘受到破坏而发生单相接地故障时，网络线电压的大小和相位仍维持不变，三相用电设备的工作也不会受到破坏，因而可以继续运行，但不允许长期运行。为此，在这种系统中，需装设专门的绝缘监察装置，以监视有无接地故障的发生。图1所示为一系统接地监视装置回路图。当系统发生一相完全接地时（如C相），则PV1电压表指示为零，PV2、PV3电压表指示为线电压，电压互感器开口三角绕组两端出现100V电压，启动电压继电器（该电压继电器整定动作电压一般为15～30V），发出接地警报；当C相经大电阻或电弧接地时，则PV1电压表指示大于零小于相电压，PV2、PV3电压表指示升高，大于相电压而小于线电压，电压互感器开口三角绕组两端出现小于100V的电压，当达到接地电压继电器的动作值时，继电器启动，发出警报信号。根据所发信号及正确的仪表指示等现象，值班人员就可判断出接地相别、接地程度等情况，从而及时进行处理。然而，由于某些原因，也会出现系统中并无接地故障却发出接地报警信号，或系统中虽有接地故障，但仪表指示不正常等一些异常现象，引起运行人员的误判断，甚至不正确的操作。以下，就对一些异常接地现象的发生原因加以分析，并提出判断真假接地的方法。

2 几种异常接地现象及其发生的原因

2.1、出现接地信号，但三相对地电压表指示平衡

出现该种现象，可能由以下两种原因造成：

(1)、电压互感器在检修作业后，若二次的开口三角绕组接错线，送电后虽然系统正常，但却误发接地信号。分析如下：

（2）、一次系统确实有接地故障，但电压互感器TV的二次侧中性线断线（图3所示打×处）。此时，三相对地电压表（三相电压表阻抗相等）不能正确反映接地故障。分析如下：设一次系统发生A相接地，在数值上，一次电压U/A=0，UB/=√3UB，UC/=√3UC；对应的二次电压Ua/=0，Ub/=√3Ub，Uc/=√3Uc，若电压互感器的中性线良好，三相绝缘监视电压表能够正确反映出接地相别；但当电压互感器的中性线断线时，则由节点电压法可得：

断线处电压

式中Y a、Y b、Y c—三相绝缘监视电压表的导纳，且Y a=Y b=Y c

即

则三相绝缘监视电压表的电压分别为：

图1 TV接线

2.2、系统发生铁磁谐振的影响

在小电流接地系统中，由于母线对地电容的存在，其与母线电磁电压互感器T V（一次中性点接地）的非线性电感L组成并联谐振回路。在外界条件激发下，如：合闸冲击，单相接地故障切除或弧光接地自动熄灭，线路断线，或系统参数变化等。在这些暂态过程中，电压互感器T V三相绕组由于承受电压不同，铁芯饱和程度可能不同，于是三相电感也不相等，就可能发生并联铁磁谐振。在发生铁磁谐振时，由于电源电压中存在零序分量及高次分量，也会出现接地信号，但实际上，此时系统中并无故障点。系统发生铁磁谐振时，虽然也发出了接地信号，但三相对地电压的变化，与系统真正发生接地时的情况是截然不同的。系统发生铁磁谐振（分基波、分频和高频谐振）与发生接地故障的现象异同点见表1：

表1 铁磁谐振现象与接地故障现象异同点

2.3、消弧线圈操作不当造成的虚幻接地

在中性点不接地电网中，当其接地电容电流超过一定限值时，需装设消弧线圈，用来补偿系统电容电流，使接地点电流数值较小，防止弧光短路，保证安全供电；同时，降低弧隙电压恢复速度，提高弧隙绝缘强度，防止因电弧重燃造成间歇性接地过电压。如图6所示系统，当分裂运行的两台主变，其电源侧不同期运行时（设频率分别为f1和f2），f1和f2不同期，若由于操作等原因，两台变压器中性点通过消弧线圈的隔离开关并列，则当某部分发生接地故障时（如图所示频率为f1的部分发生接地），对于发生接地故障部分出现的中性点电压，与该部分的相电压是同期，频率为f1，如此，电压相对于正常网络的相电压（频率为f2），将以一个脉振的角速度ω0=2л（f1—f2）旋转，可以和任意一相电压重合（见图2），从而使正常网络的相电压大小按序发生了由0～2倍相电压的变化，不仅改变了该网络的相电压相位，同时也改变了相电压的数值，使正常系统出现接地现象，即形成虚幻接地，引起运行人员的误判断。在实际运行中，上述接线方式是少见的，但为了防止上述现象的发生，无论变压器分列或者并列运行，都要避免用消弧线圈的隔离开关并列、解列两台变压器的中性点。

图2

3、真假接地故障的判断

对于系统发生铁磁谐振及2.3种情况所述的虚幻接地现象，虽然都是使未发生接地故障的系统发出了接地信号，但很明显，与真正发生接地时相比,现象完全不同，而是各有自己的特点。如：谐振时（无论是基波、分频和高频谐振），升高相的电压均高于线电压。通过三相绝缘监视电压表的指示变化，同时，结合当时系统的运行方式以及是否有操作或故障等情况进行综合判断，是完全可以得出正确结论的；

对于只出现接地信号，而三相对地电压指示仍平衡的情况，可通过以下方法判断真假接地：

（1）在同一个电气系统中，对比几组电压互感器，如同时出现接地信号，绝缘监视对地电压均发生相同变化（一相电压降低或为零，其它两相电压升高或为线电压），则是系统真接地，否则，可能是假接地或电压互感器有问题；

（2）根据消弧线圈的仪表指示进行判断。若一次系统真有接地故障，变压器的中性点将出现位移电压，该电压作用在接于变压器中性点的消弧线圈上，它的电压表、电流表将有指示。通过检查这些表计，就可以判断出一次系统是否有接地情况；

（3）用验电器进行判断。使用验电器对系统三相带电导体进行验电，如果发现一相不亮，其它两相亮，同时在设备的中性点上验电，验电器也亮（证明有位移电压），说明一次系统真接地，接地故障发生在验电器验电不亮的那一相上。