浅析中性点不接地系统单相接地的判断和处理

2013-10-10张利刚

机电信息 2013年33期

张利刚

（国网浙江东阳市供电公司，浙江金华322100）

0 引言

电力系统按中性点的接地方式可分为大电流接地系统和小电流接地系统。目前我市电网是以220 k V变电所为电源点，以110 k V、35 k V输电线为骨架，以10 k V配电线为网络的网架结构。由于发展的不平衡和山区的相对落后，35 k V变电站还比较多，都采用中性点不接地的运行方式，本文对该运行方式下发生单相接地时的现象、分析判断和处理进行了初探。

1 单相接地的危害

在小电流接地系统中，单相接地是最为常见的临时性故障，发生后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，线电压大小和相位不变。该接地系统的最大优点是：绝缘等级按线电压设计，发生单相接地故障后允许短时间运行而不立即切除故障，不用影响对用户的连续供电。但若长期运行，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，降低供电可靠性；还可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁；再者，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。综上考虑，电力系统规定小电流接地系统发生单相接地时，允许系统继续运行1～2 h。

2 单相接地的类型和现象

根据接地性质的不同，单相接地可分为金属性接地、非金属性接地、网络中分支线高压熔丝熔断一相（高压一相开路）、铁磁谐振。发生单相接地时的共同现象：语音告警，发出告警信息；故障相电压降低，非故障相电压升高。

（1）金属性接地：故障相电压为0或接近于0，非故障相电压上升为线电压或接近于线电压。中性点不接地系统各电压等级的母线上都有三相五柱式交流绝缘监察装置（图1），一次中性点接地，正常时每相绕组的电压为系统对地电压，二次星形每相绕组电压是100／V，开口三角形每相绕组电压是100／3 V，开口三角两端电压（3U0）为0。若一次系统A相发生接地时，一次A相绕组电压降到0或接近0，其他两相电压上升到线电压或接近于线电压；二次星形的A相绕组电压降到0或接近0，其他两相绕组电压上升到100 V或接近100 V；开口三角形的A相绕组电压降到0或接近0，其他两相绕组电压上升到或接近于100／V，3U0上升到或接近于100 V，电压继电器动作发出信号。

母线压变高压熔丝一相（或两相）熔断：故障相电压为0，非故障相电压不变。A相高压熔丝熔断：一次A相绕组电压降到0，其他两相电压仍为相电压；二次星形的A相绕组电压降到0，其他两相绕组电压仍为100／V；开口三角形的A相绕组电压降到0，另两相绕组电压仍为100／3 V，3U0为100／3 V，电压继电器动作发出信号。

图1 交流绝缘监察装置原理图

两者的主要区别：金属性接地时，非故障相的电压升高近倍，二次星形处的电压表上非故障相电压指示为近100 V，3U0为100 V。高压熔丝一相熔断时，非故障相的电压不变，仍为相电压，而线电压则会降低，二次星形处的电压表上非故障相电压指示为100／V，3U0为100／3 V。

（2）非金属性接地：故障相电压降低，低于相电压但不会到0；非故障相电压升高，大于相电压但不能达到线电压；产生的零序电压3U0大于0，但小于100 V，电压继电器动作发出信号。例：2013年2月22日，35 k V某变电站语音告警，并发出母线接地信息；10 k V母线电压为A相6.78 k V、B相6.81 k V、C相4.94 k V。反馈为罗店161线路末端C相非金属性接地。

（3）网络中分支线一相熔丝熔断（高压一相开路）：多发生在10 k V配电网络中有较大负荷的分支线路上，故障相电压会升高，非故障相电压基本不变，开口三角两端电压使电压继电器动作，发出信号。

（4）铁磁谐振：在合空载母线时，可能发生铁磁谐振过电压，报出接地信号，电压表有一相、两相、三相指示超过线电压或以低频摆动，表针会打到头，电压震荡最激烈的地方是系统震荡中心。

3 单相接地故障的查找与处理办法（10 k V系统为单母线分段接线，并列运行）

3.1 判明故障性质和相别

发生金属性和非金属性接地时，接地相电压有明显的降低，最低可达0；非故障相电压有明显升高，甚至达到线电压。根据相电压的变化情况和零序电压3U0的情况，能判定故障的相别和性质。三相电压表的指针不停摆动，是间歇性接地。

3.2 检查站内设备

确定接地故障的相别和性质后，应对故障范围以内的站内一次设备（接地母线连接的所有设备）进行全面的外部巡视检查，主要检查设备瓷质部分有无损坏、放电闪络，设备上有无落物、小动物及外力破坏现象，各引线有无断线接地，互感器、避雷器、电缆头等有无击穿损坏等。

3.3 站内设备接地的处理

（1）接地点可以用断路器或隔离开关隔离。应在调度的指挥下，断开断路器隔离或利用倒运行方式隔离故障，做好相应安全措施，等待修试人员检修故障设备。若接地点只能用隔离开关隔离时，绝对不能直接用隔离开关拉开接地故障和线路负荷电流；对不能倒运行方式的，可用人工接地法转移故障点，再用断路器断开故障点。（2）接地点在母线上。检查发现接地点在母线上，无法直接隔离的，应将情况汇报调度，在调度的指挥下将该母线隔离后停电检修。（3）若判断为站内设备发生内部故障的，拉开母分开关判断发生接地的母线，再拉开接地母线所连接的主变开关，若接地现象消失，可判断为母线接地，此时应联系调度将该母线停电检修；若原接地现象消失，同时站内电源侧母线发出接地信号，则可判断为主变和拉开的主变开关之间的区域内发生接地，应联系调度将该主变及各侧开关停电检修。

3.4 站外设备接地的处理

站内设备检查后未发现异常，应汇报调度，利用拉路法找出接地的线路。具体如：（1）单条线路接地故障。并列运行时，应先拉开母分开关，判断是哪段母线发生了接地故障，然后用拉路法对出线进行试拉，试拉的顺序一般为：先充电线路、长线路、无重要用户线路，后短线路、重要用户线路。拉开某条线路后，接地现象消失的，接地故障即发生在该线路上，将情况汇报调度后听从调度指挥。（2）2条及以上线路发生同相接地故障。不同段母线上的2条线路同时发生同相接地时，拉开母分开关后，各段母线接地的信号仍未复归，此时用拉路法分别对各段母线上的出线进行试拉（顺序同上）。拉开某条线路后，接地现象消失的，接地故障即发生在该线路上。同段母线上的2条线路同时发生同相接地时，拉开母分开关后，其中一段母线接地的信号已复归，再对接地母线的出线进行试拉，这里拉线路和前面有所不同，拉开某一条线路后，应同时再拉开其他任一线路，直到接地现象消失。检查完成后都应将情况及时汇报调度，并听从调度指挥。（3）值得注意的是，当判断为单相接地和压变高压熔丝熔断同时发生时，一般情况下应先处理单相接地，再处理高压熔丝熔断。除非是确定压变无故障、压变闸刀的负荷电流在规定范围内的，可先进行压变高压熔丝熔断处理。（4）当中性点不接地系统发生单相接地故障时，必须做到及时发现、准确判断、果断处理，防止发生另一相接地或不同线路不同相接地，形成相间接地短路，扩大事故范围。