小电流接地系统单相接地故障分析和处理

[摘要]本文对电力系统（厂、站）小电流接地系统的两种形式，即中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的应用范围及特点作了介绍，针对小电流接地系统的单相接地故障的危害性，具体分析了真假接地几种类型的特征的判断方法，提出能有效准确判断、及时查找处理单相接地故障的方法及注意事项。

[关键词]小电流接地系统   单相接地   分析   处理

Abstract： This article on the power system (plant, station) small current grounding system in two forms, namely, neutral grounding system and neutral grounding via  arc-suppression coil system and the characteristics of the scope of application was introduced for small current grounding system single-phase ground fault of the harmfulness of a specific analysis of the true characteristics of several types of ground to determine the methods to accurately determine the effective and timely to find single-phase ground fault handling methods and precautions.

前言

在我国电力系统中普遍采用的中性点运行方式有：中性点直接接地，中性点不接地，中性点经消弧线圈接地等三种。由于中性点直接接地方式，发生单相接地时的短路电流较大称为大电流接地系统；而中性点不接地和中性点经消弧线圈接地方式，（中性点经高电阻接地的方式不在本文论述）当发生相接地时，其短路电流的数值较小，而称为小电流接地系统，广泛应用在3～35KV电力系统。

在这种系统发生单相接地故障故障时，故障电流小，而且三相线电压仍对称，对线路负载供电暂无影响，还可运行1-2小时，但此时另外两相对地电压升高倍长时间不能排除故障线路负载，将会危及配电网安全运行，甚至发展成事故，而且长期以来不接地系统，发生单相接地只发“某千伏母线接地”或“消弧线圈动作”信号，而不能具体指出哪条支路故障。因此，电气专业技术人员一定要熟悉该接地故障的处理方法，判明系统真假接地的情况，在发生单相接地故障时能够准确及时切除故障线路。

一、小电流接地系统的适用范围及特点

（一）中性点不接地系统

（1）适用范围

3～10KV电力网，单相接地电容电流Ic<30A；125MW及以下发电厂厂用母线段系统，单相接地电容电流Ic<5A；35KV电力网，单相接地电流电容Ic<10A等。

（2）特点

①单相接地故障电流Ic<10a< span="">，故障点电弧可以自熄，熄弧后故障点绝缘可自行恢复。

②运行可靠性高。这种系统发生单相接地时，一般情况不能构成短路回路，接地相电流不大，电力网线电压的大小和相位关系仍维持不变，可带故障运行一段时间（t≤2h），保证了供电连续性。

③对邻近通信系统干扰小。

④单相接地故障时，非接地相对电压升为相电压的倍，该系统的相对地的绝缘水平是按线电压设计的。

（二）中性点经消弧线圈接地

（1）适用范围

适用于3～10KV单相接地故障电容电流Ic >30A，瞬间性单相接地故障较多且Ic >10A的架空线路为主的配电网；发电厂高压厂用段对地电容电流Ic >10A；35KV电力网单相接地故障电容电流Ic >10A等情况。

（2）特点       ①利用消弧线圈的感性电流补偿接地点流过的电网容性电流，使故障电流小于10A，减缓接地点故障恢复电压上升速度，电弧可以自熄，熄弧后故障点绝缘可自行恢复。       ②减少系统间歇式电弧接地产生过电压的概率。       ③可消除因雷击等原因引起瞬时性接地故障，减少绝缘子热破坏和电弧扩散引起相间短路的概率，系统可带故障运行一段时间（t≤2h），提高配电网供电的可靠性。

    ④降低了接地工频电流(即残流)和地电位，减少了跨步电压和接地电位差，减少了对低压设备的反击以及对信息系统的干扰。

⑤与中性能点不接地系统一样，发生单相接地时，健全相对地电压升高倍，中性点电压为相电压，其绝缘设计与中性点不接地系统完全相同。

二、单相接地故障对系统的危害

小电流接地系统发生单相接地时，按《电气运行规程》中规定，该接地运行不应超过两小时，但若长期不能查找到并排除故障点，将会对电气设备及系统的安全构成危害，继而引发事故。

（一）由于非故障相对地电压升高，当完全接地时升至线电压，系统中的绝缘薄弱点可能被击穿，发展成相间短路，使事故扩大。

（二）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。

（三）若故障点产生间歇性电弧时，在一定条件下产生串联谐振过电压，其值可达到相电压的2.5～3倍，危及变配电设备的绝缘，进而损坏设备，破坏系统安全运行。

（四）对二次回路及保护自动装置的影响。由于一相接地致使其他两相电压升为线电压，有时会使电压互感器一次熔断器发生熔断，从而使二次保护或自动装置发生误判断，认为一次系统失压，而误启动快切装置。

（五）在单相接地的故障点20m以内，会造成人员跨步电压触电，严重时危及人的生命。

三、单相接地现象分析与判断

（一）真实接地的情况

（1）金属性永久接地

如果某一相发生金属性永久接地，则绝缘监察电压表指示该相电压为零，非故障相的电压升高至线电压，此时电压互感器二次开口三角形绕组出现100V零序电压，则绝缘监察电压继电器动作，发出接地信号。

（2）非金属不完全接地

当某一相发生非金属不完全接地时，即通过高电阻或非金属接地，此时系统中性点电位发生偏移，则绝缘监察电压表指示该相电压很低，但不为零。非故障相的电压升高，显示值介于相电压与线电压之间，此时，电压互感器二次开口三角形绕组零序电压达到整定值，发出接地信号。

（3）稳定性电弧接地

如某一相发生稳定性电弧接地，则该相电压降低，非故障相的电压升高至线电压。此时电压互感器二次开口三角形绕组出现100V零序电压，则绝缘监察电压继电器动作，发出接地信号。

（二）虚假接地的情况

（1）电压互感器高压侧一相断线或一次熔断件熔断而发出接地信号

此时故障相电压降低，但指示不为零，非故障相仍为相电压。电压互感器二次开口三角形绕组会出现35V左右电压值，使绝缘监察电压继电器动作，发出接地信号。

处理电压互感器高压侧断线故障或更换一次熔断器可恢复正常。

（2）空载母线发生虚假接地

当用变压器对空载母线充电时可能激发铁磁谐振过电压或由于进线开关三相合闸不同期，三相对地电容不平衡，使中性点位移，三相电压不平衡，发出接地信号。

这种情况只在操作时发生，检查母线及连接设备无异常后，投入一条线路或一台变压器，即可消失。

（3）串联谐振引发接地信号

由于在中性点不接地系统中，为了监视三相对地电压在发电厂，变电所母线上常接的Y0接线的电磁式电压互感器。正常运行时，电压互感器的励磁阻抗很大，每相对地阻抗（L与C并联）显容性，三相基本平衡，电网中性点的位移电压很小。但在如突然合闸，瞬时单相弧光接地，在传递过电压的扰动下，如果参数配合不当使Y1+Y2+Y3 = 0（Y1为容性导纳， Y2、Y3为感性导纳） ，则发生串联谐振，使中性点位移电压急剧上升造成虚幻接地现象，并使绝缘监察电压继电器动作，发出接地信号。

采取临时的倒闸措施，如投入消弧线圈，将变压器中性点临时接地以及投入事先规定的某些线路或设备。

（4）消弧线圈补偿电流容量调整不当造成接地信号

当消弧线圈分接头允许电流值调整不当，当达不到对接地电容电流补偿度的要求，常在系统中倒运行方式操作时，中性点位移电压较大，使绝缘监察电压继电器动作，会发出接地信号。

要汇报值长，在相互联系好后，可先恢复到原运行方式，将消弧线圈停电退出后，调整其分接头，使补偿电流满足运行要求即中性点位移电压不超15%相电压，脱谐度不大于10%，然后投入，再重新倒运行方式。

（5）绝缘监察电压继电器触点粘接造成误发接地信号

当绝缘监察电压继电器发生信号触点粘接时，接地信号持续发出，而绝缘监察电电压指示三相电压正常，未能真实反映系统有无单相接地的情况。

应首先认真检查二次绝缘监察回路，重点检查绝缘监察继电器有无触点粘接现象，若出现该情况应更换新绝缘监察继电器。

四、单相接地故障的处理

（一）根据中史信号和绝缘监察电压表指示分析是瞬时接地或永久接地，金属接地或非金属接地的情况，判明接地相别和接地性质并及时汇报值长，做好台帐记录。

（二）检查配电室内有无故障。对高压配电室（站）内一次设备进行外部检查，检查各设备支持绝缘子有无损伤，放电闪络、检查设备有无落物，小动物及外力破坏现象，检查各引线有无断线接地，检查电压、电流互感器、避雷器等有无击穿损坏现象。

（三）分网运行缩小范围。如将母线分段运行，并列运行的变压器分列运行将电网分成相对独立的几个部分。分网时应注意分网后各部分的功率平衡，继电保护的配合，消弧线圈的补偿度要适当。

（四）检查高压配电室（站内）设备发现有接地故障的处理。

（1）汇报值长后转移负荷，断开故障线路负载的电源断路器，隔离故障，并把故障设备各侧隔离开关拉开，对故障设备进行检修。

（2）发现故障点在母线上无法隔离的，应申请故障母线停电检修。

（五）检查高压配电室（站内）未发现故障，要汇报值长，经批示后采用瞬停方法，查出有故障的线路，依次断开所在故障线上各分路断路器，如果接地信号消失，绝缘监察电压表指示恢复正常，便可判定该线路为故障线路，并对该线路断路器、隔离开关、绝缘子等进一步检查。

（1）“瞬停法”选线思路。

应优先选择不影响系统运行或影响较小，但发生接地可能性又很大的线路负载进行检查。

由于高压电机在运行中，单相接地时会保护跳闸，故可基本排除电机负载接地的情况，而高压变压器多为无单相接地保护功能，当其单相接地时不会保护跳闸，且不少外围变压安装位置较偏远，电缆线路较大，环境恶劣，故障率高，应作为优先排查对象。

（2）“瞬停法”逐路选线顺序：

先停空载线路；其次是双回路或有其他电源的线路；再次是分支多、线路长、负荷小、历次故障多且不太重要的用户线路；最后是分支少、线路短、负荷重且较重要用户的线路。

查出故障线路后，对不重要用户的线路，可以先停电并通知其查线路故障，对重要用户的线路可以转移负荷或提前通知用户做好停电准备后，再切除该线路进行检修处理。

（六）当逐路选线查找后仍未找到故障线路，可考虑是两条线路同相接地或母线设备接地情况。若将线路全部选切一遍，三相对地电压指示没有变化，说明是母线设备接地；若全选切一遍，三相对地电压指示有变化时，则应是有两条配电线路负载同相发生单相接地故障。应申请故障母线段或线路负载停电后进一步检查处理。

五、查找处理接地故障时的注意事项

（一）寻找和处理单相接地故障时，室内不得接近故障点4m以内，室外不得接近故障点8m以内，工作人员必须穿绝缘靴，戴绝缘手套，使用专用工具，保证人身安全后才可进入工作范围。

（二）监视消弧线圈的运行状况。消弧线圈有故障时，应先投入备用变压器，当故障变压器停电后再拉开消弧线圈隔离开关。严禁在有接地故障时，拉开消弧线圈隔离开关。

（三）用“瞬停法”查找故障时，无论线路有无故障，均应立即合上断路器，瞬停时间应小于10S。

（四）如在大风、雷雨天气系统频繁出现瞬时接地现象，可将不重要且易出现故障且分支多的线路停电10～20min，若观察不再出现瞬时接地现象，待风雨停后试送电。

（五）处理中性点经消弧线圈接地系统的接地故障时，禁止停用消弧线圈。若消弧线圈温升超过规定时，可在接地相上先做人工接地，消除接地点故障后，再停用消弧线圈。

（六）查找电压互感器高压侧熔断器熔断发接地信号时，应必先断开它的二次电源小开关，使保护退出运行，才可拉出电压互感器进行检查处理。

六、结束语

小电流接地系统广泛应用于发电厂、变电站站等（3～35KV）配电网，其接地方式特点和单相接地故障情况也不尽相同，本文仅为参考一些资料文献结合本人工作经验所做出的分析探讨。为了减少单相接地故障的发生，电气运行、检修人员除了解掌握有关原理、规程及分析处理方法还是不够的，还应做好对设备巡检，定期做好设备电气预试，及时处理配电网系统绝缘薄弱环节，提高设备的运行和检修维护水平。具备条件时可进行技术改造，如更换接头多，绝缘偏低的线路电缆；选用配套的自动跟踪消弧线圈并联小电阻装置。

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[2] 张一尘主编 高电压技术    北京：  中国电力出版社出版   2000    199

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[4] 谯坤   小电流接地系统单相接地故障判断和处理   电力安全技术  2006 （10）

[5] 刘兴华 6KV不接地系统单相接地故障点判断方法    山西电力     2007 （3）

 个人简历：年泓昌，男，（1977-），神头第二发电厂电气部工作，工程师 ，2001年毕业于山西电力职工大学 供用电技术专业。