小电流接地系统单相接地故障的危害与防范

应用技术　●Ｉ　小电流接地系统单相接地故障的危害与防范　杨中图分类号：ＴＮ１０４　文献标识码：Ａ　瑞　卫琳，张军辉　云南省６６５０００）　（华能澜沧江水电有限公司糯扎渡水电厂文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）２３—０１８７—０１　引言：电力系统中常用中性点接地方式有直接接地、电抗接地、低阻接地、　高阻接地、经消弧线圈接地以及不接地。考虑设备绝缘以及高压输配电线路特　点，前三种接地方式普遍应用于超高压及高压输配电网络中，因单相接地故障　时接地电流较大又称为大电流接地系统。小电流接地系统因单相接地故障时电　压对称｝生不会遭到破坏，供电可靠性较高，因而广泛应用于中低压配电网络中。　然而在小电流接地系统中，往往因构成网络复杂、分支众多以及设备分布范围　内环境复杂等条件影响，在运行过程中容易发生短路故障，而其中以单相接地　故障最为普遍。因此对于现场工作人员来说，了解配电网中单相接地故障的特　性、危害、处理以及防范措施十分必要。　１．小电流接地系统单相接地故障特性　电力系统中，带电设备发生带电接地，即为接地短路故障。在小电流接地系　统中，单相接地故障可分为三类：１）金属性接地；２）过渡电阻接地；３）弧光接地。　１　１金属性直接接地　金属性接地是指接地故障相直接与大地相连，接触电阻为零。故障时电压　向量图如图１所示，发生Ｂ相接地短路故障时，系统中性点０啸移至接地点，系统　参考点发生变化。因此故障相相电压降为零，而非故障相电压上升为原电压的　倍　（如图１）　１　２过渡电阻接地　过渡电阻接地则是指故障相经一过渡电阻与大地相连，接触电阻不为零，　此时系统中性点也发生了相应偏移。与金属性直接接地故障类似，此时故障相　电压降低但不为零，非故障相电压也随之发生变化一般会有所升高，各相间电　压仍然维持不变。　１．３弧光接地　弧光接地短路故障与过渡电阻接地形式相似，是指带电部位与地之间形成　电弧，常因系统中出现过电压或在绝缘薄弱点将空气击穿而形成。　图２小电流接地系统单相接地故障电压电流相位关系图　一ｌｅｌ螂害　ｉ　Ｉ　【ｃ　Ｅｂ　ｌｌ　Ｉ　．　　ｙ　Ｇ。’亭亍Ｉ等寺‘寺０　二＝｝　．　Ｅａ　一　ｌ　２　缀耋譬ｊ　＼　　Ｉ图３小电流接地系统单相接地故障电流分布图　小电流接地系统中，故障相电压电流相位关系以及非故障相电压电流相位　关系会有所不同，这是小电流接地系统一种重要电气特性。如下图所示，故障发　生时，系统因分布电容而广泛分布零序性质电容电流，主要有以下三个特点：　Ｉ．流过故障线路电流３ｉｏ－￣于非故障线路对地电容电流之和。　２．故障线路的零序电流滞后于零序电压９Ｏ。，非故障线路零序电流超前于　零序电压９０。。　３．故障电流大小为全系统接地电容电流之和，且相位超前零序电压９Ｏ。。　４．流过故障线路的零序电流为零，零序保护失效。（如图２、图３）　２．小电流接地系统单相接地故障的危謇　一般情况下，系统接地故障后还可以持续运行１　２　ｈ，这是小电流接地系　统的最大优点。然而故障后非故障相电压会随之升高，因而维持运行的时间有　限。系统长期过压运行，势必会导致薄弱环节绝缘恶化，进而发展成为相间短　路，事故扩大影响用户供电。　２．１对变电设备的危害　配电线路发生单相按地故障后，非故障相电压升高至倍，非故障相电压互　感器铁芯将严重饱和，励磁电流会大幅增加。同时输电线路将承载数倍正常额　定电压，增加输电线路负担，危害输电设备绝缘状况，影响输变电设备运行寿　命，严重时还会导致绝缘击穿造成更大的事故。　２　２对配电设备的危害　小电流接地系统单相接地故障发生后，尤其是弧光接地短路故障，弧光接　地过电压极易导致绝缘子、避雷器及熔断器等绝缘击穿，造成严重的短路事故。　２．３对供电可靠性的危害　小电流接地系统单相接地故障一旦发生，输电网的正常供电网络就会被损　坏，配电网供电稳定性将受到极大威胁。　３。单相接地故障处理　小电流接地系统往往因供电网络复杂、负荷分支广泛等因素导致故障点查　找困难，尤其涉及到一些不可断电负荷，接地故障点的排查更是难上加难。　３．１接地选线装置　接地选线装置目前已广泛应用于小电流接地系统中，然而因配电网复杂的　电气网络参数，查找结果往往并不准确，可供参考。目前应用比较广泛的基于所　采集的电气量的不同，大体上可分稳态分量法、暂态分量法、注入信号法三种。　３．２人工查找　人工查找通过拉路测量，逐步缩小故障范围。　３．３馈线自动化　馈线自动化即是将人工查找法用智能自动装置来代替利用装置自带逻辑　进行自动拉路判断。　４．单相接地故障防范　根据小电流接地系统中接地故障的特点，可有以下积极措施对其加以防　范。　（１）消除自然环境障碍。在运行过程中，应加强对配电网线路，尤其是户外　线路和设备的巡查力度，及时发现不利自然条件并加以整改。　（２）加强维护力度，做好预试检查工作，提前发现系统绝缘薄弱部分。　（３）利用消谐装置。在电压互感器中性点增设消谐装置，可有效防止单相接　地故障时电压互感器铁芯严重饱和，从而避免谐振过电压导致互感器烧损。　（４）可在系统中必要部分装设弧光保护装置，利用电弧光感应传感器及时　切除弧光接地故障点。　（５）此外，可通过改善通风、增设除湿设备、做好设备卫生清洁以及做好防　止小动物措施等方法来改善一次设备运行环境。　结语：　本文通过对小电流接地系统发生单相接地故障的原因以及各类故障的电　气特征作出分析，并就此介绍了部分目前应用在故障处理上的方法。结合各类　故障发生的危害和处理方法，希望引起现场对单相接地故障的重视。　参考文献　［Ｉ】马永真，浅议电弧光保护，云南电力技术，２０１ｌ（１２），７０．　［２］陈火彬，１０ｋＶ￣电线路单相接地故障的监测和预防啊．电力设备，２００５（３）．　【３】黄国良，快速查找在１０ｋＶ￣电线路单相接地故障的应用［Ｊ］．中国煤炭，　２０ｏ５（６）．　［４】王显平主编，电力系统故障分析（普通高等教育十一五规划教材）【Ｍ】．　北京，中国电力出版社．　科技博览｝　１８７