小电流接地系统单相接地故障处理

杨连艳，崔春全 ，冯 丽

（1. 中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁 抚顺 113006； 2. 中国石油辽阳石化公司动力厂，辽宁 辽阳 111003；3. 中国石油辽阳石化公司研究院，辽宁 辽阳 111003）

小电流接地系统是指中性点不接地系统、高阻接地或经消弧线圈接地的系统。在小电流接地系统中，当发生单相接地时，由于线电压相量不变，并且供电系统又是按线电压绝缘保护设计的，所以允许不切除故障而短时间运行。小电流接地系统优点在于，在大多数发生单相接地能够自动熄弧后，系统绝缘能自动恢复，故障自动解除，提高了供电可靠性。但是发生弧光式接地，可能使供电系统产生谐振，致使供电网络崩溃；发生金属性接地，可导致系统中另两相绝缘薄弱点对地击穿，进而发生短路故障。单相接地故障占电气系统故障达50%以上，因此发生系统接地后应及时判断并尽快切除故障点，以保证系统安全平稳运行。

1 系统发生单相接地现象及判断

1.1 单相接地故障的现象

（1）中央音响信号屏（微机自动化后台系统）：预告警铃报警，“××系统母线接地”光字牌亮，后台音响报警，故障菜单弹出“××系统母线接地”信息，系统主回路中有自动消弧装置，消弧装置启动，并报警，中性点经消弧线圈接地系统中，伴有“消弧线圈动作”光字牌亮。

（2）绝缘监察相电压表指示情况：一相降低（为接地相），其它两相升高。故障相降低，低于相电压，不为零，另两相高于相电压，三相表不摆动，为不完全接地，即高阻接地；三相电压表不停摆动，为弧光式接地；故障相电压为零，另两相达到线电压，为金属性接地，俗称“死接地”[1]。

（3）绝缘监察电压3U0：电压表指示超过15 V（3U0整定动作值），金属性接地最高达到100 V，系统消谐器启动，带有消谐灯泡会点亮，电压越高越亮[2]。

（4）故障系统线电压：线电压不变。

（5）中性点经高阻接地及中性点经消弧线圈接地的系统，在中性点经高阻接地系统中，装设在线接地监测装置接地相电阻较小，并发出报警；在中性点经消弧线圈接地中，装设中性点移位电压表时，当不完全接地时小于相电压，当发生金属接地时指示为相电压，经消弧线圈电容电流表有一定指示，消弧线圈装置发出接地报警。

（6）接地消弧保护装置系统：判断并将接地故障产生电弧通过自动合单相开关与接地网重复接地装置，转移接地故障点接地电容电流，使故障点电弧维持不了而熄灭。消弧保护装置发出接地报警，“弧光接地”与“金属接地”故障灯点亮，并不能复位。

（7）单台供配柜：接地保护装置保护动作，或接地选线装置动作，故障定位某供配电回路，故障不能复位，初步判断为该系统接地。

1.2 “虚幻接地”的判断及处理

（1）系统母线 PT一次熔断器熔断（断线）：此时3U0会出现35V左右电压，发出接地报警信号。但系统相电压指示一相降低，另两相电压不变，线电压涉及故障相会降低，非故障两相线电压正常，如系统为双PT系统，另一PT相线电压指示均正常，按规程停母线PT检查处理，注意电压保护的投退。

（2）空载母线中性点偏移：一般情况在变压器对空载母线充电时发生，由于电容不平衡使中性点位移，电压互感器3U0出口电压达到动作值，发出接地报警信号，检查母线无异常，选出一条线路故障现象会自动解除。

（3）串联谐振：系统中存在容性和感性负载，特别是带有铁磁电感元件，在参数组合不匹配条件下引起铁磁谐振，使系统中性点偏移，发出接地报警信号。可通过调整系统运行参数（对双回线用户不间断供电转移负荷）或临时增减负荷来解除（投退厂用变方式），操作时应注意系统保护方式投退。

（4）消弧线圈补偿不当：由于系统中三相运行参数不对称，多发生在消弧线圈调整时，汇报调度，应先恢复原调整方式，平衡大系统，重新调整消弧线圈分接开关档位。

1.3 接地的判断

当电力系统发生1.1现象时，并排除1.2“虚幻接地”，我们就判断为系统发生单相接地故障。

2 单相接地故障处理

2.1 单相接地处理总体程序

（1）系统发生单相接地后，值班人员首先复位报警音响，判断接地系统，接地方式，接地相别，如故障系统已有线路开关柜接地保护动作，进行确认，故障线路保护动作能否复位，迅速向上级系统或调度汇报，并做好记录。

（2）检查消弧线圈及中性点经高阻接地系统，动作情况，注意监视系统电压变化情况，如系统接地已解除，及时汇报。

（3）检查接地消弧保护装置系统是否启动，如启动，表明故障相发生弧光接地，系统接地相电压指示为“零”。复位故障能否退出消弧保护，如能退出，检查系统接地故障是否解除，如不能退出，应定期及在分断可疑故障后复位。没有启动，应注意接地故障期间自动启动后的相应处理。

（4）检查本站（所）内故障系统外观检查有无异常，重点检查各设备瓷质部分有无损伤，有无放电及闪络现象，检查设备上有无异物，有无外力破损现象，线路及引线有无断线脱落，检查互感器、避雷器是否击穿损坏。

（5）若有人员汇报某线路、下级变配电所及负荷等有故障迹象，则应试拉该线路负荷。

（6）在发生接地瞬间本系统有否启动设备，初送线路负荷。

（7）按本站操作规程及事故处理规程要求对接地故障进行相应操作处理，并做好系统上下级变配电站值班人员及调度的联系。

2.2 单相接地故障切除方法

2.2.1 人工查找方法-依次拉电

若外观检查无问题，则请示调度，根据调度指令拉电总体原则是：先拉合容易发生故障的线路，易受环境影响线路及新投入运行的线路负荷，其次断电次序为空载线路；纯架空线路；电缆、架空混合线路；纯电缆线路。

如配出用户无明显故障，依调度令对配出负荷逐一进行拉电查找，为确保减少对用户影响，本着先对下级互为备用双电源转移负荷方法查找，后单一回路停电查找的方式进行。对于下级双电源供电变电所，在进行不间断供电，下级变电所停进线时，当系统解列后，若接地信号转移到另一系统，则可判定此线路变电所负荷发生接地故障；若下一级变电所切开此线路进线开关后，系统解列后，故障系统接地仍没消失，而在本站分开下级变电所该线路开关时，故障系统接地消失，则可判定此线路发生接地故障；如此操作后，接地还没变化，说明该下级双电源变电所无接地故障；依此方法直至查找出双电源供电故障配出线路，环网线路故障查找方式同双回线类似，环网干线开关数量决定操作次数，处理方法为所有干线系统1/2开关数量处解列，大系统解列，分两系统查找，逐步缩小故障范围，依次拉电定位故障点。如故障仍没有恢复，对单一回路拉电查找。

如果配出负荷无接地故障，经以上拉电操作定位于本站（所）母线接地，对于双回线用户转移负荷，本站有备用母线，可将系统单一供电负荷转移至备用母线，停故障母线检查测试母线，进行故障查找。无备用母线，可停单一供电负荷对故障母线检测，查找故障点。

2.2.2 利用接地选线装置

在6～66 kV系统中，大多安装小电流接地选线装置，根据接地故障时产生的零序电压和零序电流进行综合判断，采用比较法选出接地的线路或母线，通过通讯方式或继电器输出方式，向监控计算主机报告，值班人员通过选线装置自动定位故障线路及母线，进行相应的停电处理，但是从实际运行来看，准确性受到供电系统运行方式变化、元件配合、线路长短、过渡电阻和测量误差等因素影响[3]。小电流接地选线装置多基于故障信号的稳态分量，以此方式选线平均正确率仅为20%～30%，经常误判，使用效果不理想。

2.2.3 利用馈线自动化方式查找

馈线自动化方式查找是对馈出线路进行数据采集和监控，接地故障时及时准确定位故障区段，自动或人为配合，迅速隔离接地故障区段并恢复全区段正常供电方式，减少人工查找的困难及危险，提高故障处理速度，降低故障导致电气事故几率。它的实现共有两种，基于重合器的馈线自动化系统和基于馈线终端设备（RTU）的自动化系统，在国外大量使用，由于网络庞大，实现起来比较复杂，投入资金多，推广性差。特别是对老变配电站实现该功能改造难度大，难以实现。

2.2.4 改变中性点接地方式查找

改变小电流接地方式进行接地故障点确认，主要应用在系统为中性点不接地系统中，系统发生单相接地故障，通过启动装置启动中性点高阻接地系统，可以使系统改变为高阻接地方式，如此通过增加单相接地故障电流，使接地选线保护动作，选中接地线路，进行处理。接地故障时改为高阻接地方式，对于防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压有一定优越性，对于保证人身安全方面较好，对于易燃易爆负荷的工业电网有益。

3 接地检查及操作切除故障点应注意的问题

（1）进行接地故障处理时，进入室内设备4 m以内，室外设备8 m以内，必须穿绝缘靴，接触设备外壳和架构时，应戴绝缘手套，以保证值班人员人身安全[4]。

（2）操作时尽量不要打开设备安全防护装置等，如必须打开防护门及防护板，应征得调度及变电所技术管理人员同意，同时应做好操作人员的自身防护，戴好护目镜。

（3）消弧线圈出现故障应投入备用变，故障变压器停运后，拉开消弧线圈刀闸。严禁接地故障未解除时，拉开或合上投入运行变压器的消弧线圈刀闸。

（4）系统带接地故障运行不得超过2 h。

（5）进行大系统拉电查找接地故障点时，应本着从变电站（系统主变压器）至配出负荷级变电所，最后至用电负荷的顺序进行，逐步缩小故障范围，以减少操作量，降低对下级负荷影响。

（6）系统接地中PT一次熔断器易发生熔断故障，否则不得操作、停运PT。

（7）系统中配有消弧保护装置，对小电流接地选线装置有影响，已启动消弧保护，拉电后必须进行及时复位，否则不能确认真正接地故障点。

（8）将母线分段运行，变压器并列及解列运行，应注意各部位功率平衡、保护配合、电能质量及消弧线圈补偿等情况。

（9）电气操作严格执行变电所的《变电所运行维护及事故处理规程》。

4 结 语

经过上述分析可以看出，当小电流系统发生接地故障时，运行人员通过绝缘监查装置、接地选检装置、接地保护装置启动，仪表指示情况，就能分析判断出接故障性质，排除“虚幻接地”，并进行接地故障相应处理，避免故障处理中大面停电对用户影响，确保电网安全平稳运行。同时值班人员，特别是运行管理人员应熟悉相关的运行规程及电气安全作业规程，了解设备、供配电系统运行情况，继电保护配合情况，提高分析判断能力，这样在出现接地故障时，才能有条不紊、沉着冷静地进行故障处理，避免事故扩大，或发生人身伤害事故。

同时，还要从变配电系统设计上考虑，提高设备绝缘水平，提高设备运行的可靠性，选用先进的接地选检装置，提高选线正确率，快速故障定位，减少人工查找对供电系统影响及人身安全威胁。还要提高电气检修维护人员的技术水平，改善设备运行条件，加强设备、配电线路检修维护管理，从而提高电网安全、经济及稳定运行。

［1］刘介才.供电工程师技术手册[M] .北京:机械工业出版社,1997：774-777.

［2］朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].北京:中国电力出版社,1995：248-253.

［3］吕军，陈维江，齐波.10 kV配电网经高阻接地方式下过电压及接地故障选线[J].高电压技术，2009,35（11）：2728-2734.

［4］DL 408-91 电业安全工作规程[R].1991：4-5.