邱勝軍

遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司，遼寧 葫蘆島 125000

小電流接地系統(tǒng)異常接地情況分析

邱勝軍

遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司，遼寧 葫蘆島 125000

文中對小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)異常接地現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析，并提出了判斷真假接地的方法。

小電流接地系統(tǒng)；單相接地故障；鐵磁諧振

1、概述

電力系統(tǒng)中性點的運行方式，有中性點直接接地系統(tǒng)，稱為大電流接地系統(tǒng)；中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈及其它高阻抗接地的系統(tǒng)，稱為小電流接地系統(tǒng)。

對于小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)任何一相絕緣受到破壞而發(fā)生單相接地故障時，網(wǎng)絡(luò)線電壓的大小和相位仍維持不變，三相用電設(shè)備的工作也不會受到破壞，因而可以繼續(xù)運行，但不允許長期運行。為此，在這種系統(tǒng)中，需裝設(shè)專門的絕緣監(jiān)察裝置，以監(jiān)視有無接地故障的發(fā)生。圖1所示為一系統(tǒng)接地監(jiān)視裝置回路圖。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生一相完全接地時（如C相），則PV1電壓表指示為零，PV2、PV3電壓表指示為線電壓，電壓互感器開口三角繞組兩端出現(xiàn)100V電壓，啟動電壓繼電器（該電壓繼電器整定動作電壓一般為15～30V），發(fā)出接地警報；當(dāng)C相經(jīng)大電阻或電弧接地時，則PV1電壓表指示大于零小于相電壓，PV2、PV3電壓表指示升高，大于相電壓而小于線電壓，電壓互感器開口三角繞組兩端出現(xiàn)小于100V的電壓，當(dāng)達(dá)到接地電壓繼電器的動作值時，繼電器啟動，發(fā)出警報信號。根據(jù)所發(fā)信號及正確的儀表指示等現(xiàn)象，值班人員就可判斷出接地相別、接地程度等情況，從而及時進(jìn)行處理。然而，由于某些原因，也會出現(xiàn)系統(tǒng)中并無接地故障卻發(fā)出接地報警信號，或系統(tǒng)中雖有接地故障，但儀表指示不正常等一些異?，F(xiàn)象，引起運行人員的誤判斷，甚至不正確的操作。以下，就對一些異常接地現(xiàn)象的發(fā)生原因加以分析，并提出判斷真假接地的方法。

2 幾種異常接地現(xiàn)象及其發(fā)生的原因

2.1、出現(xiàn)接地信號，但三相對地電壓表指示平衡

出現(xiàn)該種現(xiàn)象，可能由以下兩種原因造成：

(1)、電壓互感器在檢修作業(yè)后，若二次的開口三角繞組接錯線，送電后雖然系統(tǒng)正常，但卻誤發(fā)接地信號。分析如下：

（2）、一次系統(tǒng)確實有接地故障，但電壓互感器TV的二次側(cè)中性線斷線（圖3所示打×處）。此時，三相對地電壓表（三相電壓表阻抗相等）不能正確反映接地故障。分析如下：設(shè)一次系統(tǒng)發(fā)生A相接地，在數(shù)值上，一次電壓U/A=0，UB/=√3UB，UC/=√3UC；對應(yīng)的二次電壓Ua/=0，Ub/=√3Ub，Uc/=√3Uc，若電壓互感器的中性線良好，三相絕緣監(jiān)視電壓表能夠正確反映出接地相別；但當(dāng)電壓互感器的中性線斷線時，則由節(jié)點電壓法可得：

斷線處電壓

式中Y a、Y b、Y c—三相絕緣監(jiān)視電壓表的導(dǎo)納，且Y a=Y b=Y c

即

則三相絕緣監(jiān)視電壓表的電壓分別為：

圖1 TV接線

2.2、系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振的影響

在小電流接地系統(tǒng)中，由于母線對地電容的存在，其與母線電磁電壓互感器T V（一次中性點接地）的非線性電感L組成并聯(lián)諧振回路。在外界條件激發(fā)下，如：合閘沖擊，單相接地故障切除或弧光接地自動熄滅，線路斷線，或系統(tǒng)參數(shù)變化等。在這些暫態(tài)過程中，電壓互感器T V三相繞組由于承受電壓不同，鐵芯飽和程度可能不同，于是三相電感也不相等，就可能發(fā)生并聯(lián)鐵磁諧振。在發(fā)生鐵磁諧振時，由于電源電壓中存在零序分量及高次分量，也會出現(xiàn)接地信號，但實際上，此時系統(tǒng)中并無故障點。系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振時，雖然也發(fā)出了接地信號，但三相對地電壓的變化，與系統(tǒng)真正發(fā)生接地時的情況是截然不同的。系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振（分基波、分頻和高頻諧振）與發(fā)生接地故障的現(xiàn)象異同點見表1：

表1 鐵磁諧振現(xiàn)象與接地故障現(xiàn)象異同點

2.3、消弧線圈操作不當(dāng)造成的虛幻接地

在中性點不接地電網(wǎng)中，當(dāng)其接地電容電流超過一定限值時，需裝設(shè)消弧線圈，用來補償系統(tǒng)電容電流，使接地點電流數(shù)值較小，防止弧光短路，保證安全供電；同時，降低弧隙電壓恢復(fù)速度，提高弧隙絕緣強度，防止因電弧重燃造成間歇性接地過電壓。如圖6所示系統(tǒng)，當(dāng)分裂運行的兩臺主變，其電源側(cè)不同期運行時（設(shè)頻率分別為f1和f2），f1和f2不同期，若由于操作等原因，兩臺變壓器中性點通過消弧線圈的隔離開關(guān)并列，則當(dāng)某部分發(fā)生接地故障時（如圖所示頻率為f1的部分發(fā)生接地），對于發(fā)生接地故障部分出現(xiàn)的中性點電壓，與該部分的相電壓是同期，頻率為f1，如此，電壓相對于正常網(wǎng)絡(luò)的相電壓（頻率為f2），將以一個脈振的角速度ω0=2л（f1—f2）旋轉(zhuǎn)，可以和任意一相電壓重合（見圖2），從而使正常網(wǎng)絡(luò)的相電壓大小按序發(fā)生了由0～2倍相電壓的變化，不僅改變了該網(wǎng)絡(luò)的相電壓相位，同時也改變了相電壓的數(shù)值，使正常系統(tǒng)出現(xiàn)接地現(xiàn)象，即形成虛幻接地，引起運行人員的誤判斷。在實際運行中，上述接線方式是少見的，但為了防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，無論變壓器分列或者并列運行，都要避免用消弧線圈的隔離開關(guān)并列、解列兩臺變壓器的中性點。

圖2

3、真假接地故障的判斷

對于系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振及2.3種情況所述的虛幻接地現(xiàn)象，雖然都是使未發(fā)生接地故障的系統(tǒng)發(fā)出了接地信號，但很明顯，與真正發(fā)生接地時相比,現(xiàn)象完全不同，而是各有自己的特點。如：諧振時（無論是基波、分頻和高頻諧振），升高相的電壓均高于線電壓。通過三相絕緣監(jiān)視電壓表的指示變化，同時，結(jié)合當(dāng)時系統(tǒng)的運行方式以及是否有操作或故障等情況進(jìn)行綜合判斷，是完全可以得出正確結(jié)論的；

對于只出現(xiàn)接地信號，而三相對地電壓指示仍平衡的情況，可通過以下方法判斷真假接地：

（1）在同一個電氣系統(tǒng)中，對比幾組電壓互感器，如同時出現(xiàn)接地信號，絕緣監(jiān)視對地電壓均發(fā)生相同變化（一相電壓降低或為零，其它兩相電壓升高或為線電壓），則是系統(tǒng)真接地，否則，可能是假接地或電壓互感器有問題；

（2）根據(jù)消弧線圈的儀表指示進(jìn)行判斷。若一次系統(tǒng)真有接地故障，變壓器的中性點將出現(xiàn)位移電壓，該電壓作用在接于變壓器中性點的消弧線圈上，它的電壓表、電流表將有指示。通過檢查這些表計，就可以判斷出一次系統(tǒng)是否有接地情況；

（3）用驗電器進(jìn)行判斷。使用驗電器對系統(tǒng)三相帶電導(dǎo)體進(jìn)行驗電，如果發(fā)現(xiàn)一相不亮，其它兩相亮，同時在設(shè)備的中性點上驗電，驗電器也亮（證明有位移電壓），說明一次系統(tǒng)真接地，接地故障發(fā)生在驗電器驗電不亮的那一相上。

4、結(jié)語

單相接地是小電流接地系統(tǒng)中比較常見的故障。掌握了判別真假接地的方法，在實際運行工作中，針對具體情況具體分析，就不難得出正確的結(jié)論，從而迅速排除故障，保證系統(tǒng)的安全運行。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.061

邱勝軍（1970-08-27），男，葫蘆島供電公司電網(wǎng)調(diào)度中心主任，主要從事電力調(diào)度系統(tǒng)管理等方面的研究。