小电流接地系统单相接地故障及故障定位分析 赵家龙

发表时间:2020/6/12   来源:《基层建设》2020年第4期   作者:赵家龙
[导读] 摘要:在小电流接地系统中,单相接地是一种常见的临时性故障,多发生在潮湿、多雨天气。
        国网阳城县供电公司  山西阳城  048100
        摘要:在小电流接地系统中,单相接地是一种常见的临时性故障,多发生在潮湿、多雨天气。发生单相接地后,故障相对地电压降低,非故障两相的相电压升高,但线电压却依然对称,因而不影响对用户的连续供电,系统可运行1~2h,这也是小电流接地系统的最大优点。但是若发生单相接地故障时电网长期运行,因非故障的两相对地电压升高,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,影响用户的正常用电。还可能使电压互感器铁心严重饱和,导致电压互感器严重过负荷而烧毁。同时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。因此,值班人员一定要熟悉接地故障的处理方法,当发生单相接地故障时,必须及时找到故障线路予以切除。
        关键词:小电流接地系统;问题处理;单相接地
        1 引言
        我国10~35KV电网中,大多采用了中性点不接地或经消弧线圈接地方式,由这两种接地方式所组成的供电系统被统称为小电流接地系统。按照规范:当电力系统发生单相接地故障时,如果35kV电网流过故障点的零序电流超过10A,10KV电网超过20A,3~6KV电网大于30A时,电源中性点均应采用经消弧线圈接地方式。
        当小电流接地系统发生单相接地故障时,一般规定继续运行不超过2小时,但必须尽快寻找故障线路并予以隔离消除,以免因为非故障相电压的升高和故障电流引发两点或多点短路扩大事故,造成人身伤亡、设备的损坏和停电停产损失。
        因此,对小电流接地系统单相接地故障进行深入研究,并探讨合理的解决方法是非常必要的。
        2 小电流接地系统简介
        2.1 小接地电流系统的概念
        中性点非直接接地方式即中性点不接地系统,包括中性点经消弧线圈接地方式系统,接地故障电流往往比负荷电流小得多,故亦称其为小接地电流系统。标准规定X0/X1>4~5的系统属于小接地电流系统。供电可靠性高,对绝缘要求较高。而在电压等级较高的系统中,绝缘费用在设备总价格中占相当大比重,降低绝缘水平带来的经济效益非常显著,一般就采用中性点直接接地方式,以其它措施提高供电可靠性。在电压等级较低的系统中,一般就采用中性点不接地方式以提高供电可靠性,笔者所在地区没有60kV电压等级,因此35kV及以下系统采用小接地电流系统。
        2.2 小接地电流系统的供电可靠性和优点
        小接地电流系统供电可靠性高。单相接地故障时,因暂不构成短路回路,接地相电流不大,往往比负荷电流小得多,而且三相之间的线电压仍然保持对称,对负荷的供电暂没有影响,系统仍可继续运行1~2小时,不必立即切除接地相,断路器不必立即跳闸,并不立即对设备造成损坏,从而保证了对用户的不间断连续供电,提高了供电可靠性。
        2.3 小接地电流系统的缺点
        它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在那一条线路上。由于这种故障引起的相电压升高对系统性能构成很大威胁,必须迅速查出故障线路并加以排除。复杂局域网尤其是经消弧线圈接地的电网,在接地情况下,如何准确及时选出故障线路对于配电自动化的实现有着重要的意义。
        3 单相接地故障的排查方法
        小电流接地系统单相接地故障的传统的排查方法是:在发现系统报警后,采取“顺序拉闸法”逐个排查,这种方法需要对故障线路所在母线段所有馈线进行逐一停电,这种方法需要在工艺满足的情况下挨个切换设备,不仅操作麻烦耗时,还往往会造成生产上的损失和生活上的不便。根据工作总结,笔者推荐大家选用如下方法:
        3.1参数观察法。根据上文分析:小电流接地系统在单相接地故障发生时,故障线路零序电流为所有非故障零序电流之和。

因此,可以为每回馈线安装零序互感器及零序电流表,观察故障发生时故障所在母线段各馈线所对应零序电流的大小,零序电流最大者即为接地线路。如果配电设备采用的不是传统继电器式保护装置,而是新型微机式保护装置,该类保护装置自带计算零序电流的功能,我们也可以从保护装置上观测零序电流排查出故障设备。但此方法仅适用于馈线回路较多的场合,馈线较少的场合,零序电流差别不是很大,容易发生误判。
        3.2安装小电流接地选线专用设备。近年来,随着科学技术的发展,使得信号的采集和分析手段迈上了新的台阶,以工控机为硬件架构的分析设备不断推陈出新,出现了一系列的小电流接地系统选线装置。如:北京中电欧亚科技有限公司生产的ZJD2008 新型工控机小电流接地故障选线装置、保定华航电气有限公司生产的HH-MA196H小电流接地选线装置等。
        这种装置对零序电压电流统一进行高频采集和处理,应用了多种选线技术对信号进行综合分析,譬如:根据接地故障设备零序电流特点的“基波群体比幅比相法”、根据接地故障系统中零序五次谐波分量特点的“五次谐波法”、根据发生故障的最初半个周波内故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的“首半波法”和根据系统接地时暂态信号的幅值和信噪比特点的“小波法”等。选线的准确性、可靠性也得到了极大的提高,对供电可靠性要求较高的用户是不错的选择。
        4 单相接地故障的处理及注意事项
        4.1 单相接地故障的处理
        (1)发生单相接地故障后,值班人员应立即达现场并马上记录接地动作时间、相别、电压情况,并将情况汇报调度。值班人员应自行拉开故障系统上的电容器;并按调度员的命令寻找接地故障,但具体方法由现场值班员自己选择。
        (2)详细检查所内电气设备有无明显的故障现象,检查范围:从接地母线的主变套管处到所有母线设备、出线设备、穿墙套管、出线电缆及架空线路引入线,如果不能找出故障点,再进行线路接地的查找。
        (3)变电所装有小电流接地选线装置的按其所显示线路,在调度许可下,进行拉路试验,如果接地消失,汇报调度听候处理。
        (4)当逐路查找后仍未找到故障线路,而接地现象仍未消失,一般可以认为变电所内母线设备接地或两条不同线路同相接地。如发生此类情况需针对性的查找故障点,变电所值班员按规定顺序逐条选切线路,应特别注意切每条线路时绝缘监视装置三相对地电压表指示的变化,若全选切一遍,三相对地电压指示没有变化,说明不是线路有单相接地故障,是变电所内设备接地。若全选切一遍三相对地电压指示有变化时,则可能有两条配电线路同相发生单相接地故障。
        (5)在雷雨、大风、高寒等天气还可能发生两条线异相接地的情况。主要表现是同一母线供电的两条线同时跳闸或只有一条线跳闸,跳闸时电网有单相接地现象。判断的必要依据是若两条线都跳闸,电网接地现象消除,或两条线只有一条跳闸,电网仍有接地现象,但单送其中一条时电网单相接地相别发生改变。
        4.2 处理单相接地故障的注意事项
        根据检查范围对变电所内接地系统中的设备进行检查,检查时必须做好自身安全措施,穿绝缘靴,带绝缘手套。如发现明显接地点时,不得接近故障点,应保持安全距离,室内4米,室外8米;在系统接地时,不得操作消弧线圈隔离开关。
        5 结束语
        综上所述,对小电流接地系统单相接地的特点、产生的原因以及诊断技术进行分析、研究,再结合实际情况运用相应的故障处理办法,从而提高单相接地故障的处理效率。希望本文能够对从事输、配电系统的相关人员,在小电流接地系统单相接地故障判断、查找、处理等相关技术上得到启发。
        参考文献:
        [1]鹿优 徐伟 李毅然.配电网小电流接地系统典型故障分析与处理[J].国网技术 学院学报,2018(10)
        [2]刘邺辉.浅析10kV小电流接地系统单相接地故障的选线方式[J].民营科技,2018(06)
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