1、小电流接地系统单相接地故障分析摘要为了确保用户供电的可靠，我国 35kV 及以下电力系统多采用小电流接地系统运行方式。单相接地故障是小电流接地系统中的一种常见故障，极大的影响了用户的正常供电，而且有可能产生过电压，烧坏设备，造成它相绝缘击穿引起相间短路而扩大事故。本文详细分析了小电流接地系统发生单相接地故障的原因、故障现象以及故障产生的危害和对故障的预防及处理办法，使值班员能够及时准确地判断、查找和处理故障，确保电力系统安全可靠运行。 下载 关键词单相接地；分析；预防；处理 1.前言 电力系统按中性点接地方式可分为大电流接地系统（包括直接接地、经电抗接地和低电阻接地）、小电流接地系统（包括经高
2、电阻接地，消弧线圈接地和不接地）两种。我国 335kV 电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。 在小电流接地系统中，单相接地是一种常见故障，特别是在大雨、狂风和暴雪等恶劣天气条件下，单相接地故障更是频繁发生。 2.单相接地故障形成的原因 通过对大量故障案例归纳和总结，发生单相接地故障主要有以下几种原因： 2.1 设备绝缘不良，如设备老化、受潮、绝缘子破裂、表面脏污，发生击穿接地等； 2.2 恶劣天气，如：雷击导致绝缘子损坏、大风使树枝搭接到线路上等；2.3 小动物、鸟类及外力破坏； 2.4 输电线路断线； 2.5 其它偶然或不明原因等。 实际运行经验表明
3、，户外架空线路是单相接地故障的高发点，绝大多数的单相接地故障都是发生在户外架空线路上。其中，导线断线、绝缘子击穿和树木短接是户外架空线路发生单相接地故障最主要的原因。以我台为例，对近几年来的 10kV 架空线单相接地故障原因统计，其中导线断线 1 次，其它均是针式绝缘子被雷电击穿导致。 3.单相接地故障的现象及检测装置 3.1 单相接地故障的现象 3.1.1 不完全接地：当发生一相不完全接地时，即通过高电阻或电弧接地，这时故障相的电压降低，非故障相的电压升高，它们大于相电压，但达不到线电压。电压互感器开口三角处的电压达到整定值，电压继电器动作，发出接地信号。 3.1.2 完全接地：如果系统发生
4、一相完全接地，则故障相的电压降为零，非故障相的电压升高到线电压。此时电压互感器开口三角处出现 100V 电压，电压继电器动作，发出接地信号。 当故障点为稳定性接地时，电压表指示无摆动；若指示不停地摆动，则为间歇性接地。 3.2 检测装置 对于小电流接地系统的绝缘监察装置，通常采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱式电压互感器组成 Y。/Y。/（开口三角形）接线，再加上电压继电器、信号继电器及监视仪表等设备构成。 这种接线方式在小电流接地系统中应用广泛，它既能测量线电压、相电压，又可以组成绝缘监察装置和供单相接地保护用。接成 Y。形的二次绕组称为基本二次绕组，用来连接仪表、继电器及绝缘监察电
5、压表；接成（开口三角形）的二次绕组，称为辅助二次绕组，用来连接监察绝缘用的电压继电器。在系统正常运行时，开口三角形两端（a、x）的电压接近于零，当系统中发生单相完全接地时，开口三角形两端就会出现 100V 的零序电压；系统中发生单相不完全接地时，开口三角形两端点间同样会有电压。因此，当开口端零序电压值达到电压继电器的动作值时，电压继电器和信号继电器均动作，发出接地预告信号。值班人员根据电压表和预告信号指示，便可以清楚地知道系统发生了单相接地故障并确定接地相别。 4.单相接地故障的危害和影响 4.1 对系统设备的危害。系统发生单相接地故障后，由于非故障相对地电压升高（完全接地时升至线电压值），系
6、统中的绝缘薄弱点可能被击穿，造成相间短路故障使事故扩大；同时电压互感器铁心饱和，励磁电流增加，假如长时间运行，将烧毁电压互感器。另外单相接地故障发生后，故障点如果出现间歇性弧光接地，在一定条件下，也可能产生几倍于正常电压的串联谐振过电压，危及系统中设备的绝缘，严重者使设备绝缘击穿，烧毁变压器、避雷器等设备，造成更大的短路事故。我台 35kV 配电系统运行中就出现过发生单相接地故障时导致电缆终端和绝缘套管被击穿损坏的事故。4.2 对电网的危害。系统发生单相接地故障造成设备受损事故扩大时，可能破坏区域电网系统稳定，造成更大事故。 4.3 对供电可靠性的影响。发生单相接地故障后，一方面要进行人工选线
7、查找故障点，对未发生故障的线路要进行停电，影响供电可靠性；另一方面发生单相接地的线路将停运，在查找故障点和消除故障时，将造成长时间停电，对供电可靠性产生较大影响。 4.4 对人身的危害。对于导线断线落地这一类单相接地故障，假如接地线路未停运，对于行人和线路巡视人员，可能发生人为触电伤亡事故。 4.5 对电能损耗的影响。发生单相接地故障时，由于系统接地直接或间接对大地放电，将造成较大的电能损耗，假如按规程规定运行一段时间（不超过 2 小时），将造成更大的电能损耗。 5.单相接地故障的预防和处理方法 5.1 预防措施 5.1.1 对系统中的绝缘子、避雷器、互感器、断路器、变压器等设备定期进行绝缘测
8、试，不合格的及时维修或更换。 5.1.2 提高电网绝缘强度，使用高一电压等级的绝缘子，将架空线路的裸导线更换为绝缘导线。 5.1.3 对户外架空线路定期进行巡视，在恶劣天气时加强巡视。主要是看导线与树木、建筑物的距离，电杆顶端是否有鸟窝，导线在绝缘子中的绑扎或固定是否牢固，拉线是否断裂或破股，导线弧垂是否过大或过小等。5.1.4 严格把好新设备投运验收关，特别是电缆线路的隐蔽工程和电缆标示桩要重点检查。 5.1.5 广泛宣传电力设施保护条例和安全用电知识，尽量减少外力破坏。5.2 发生单相接地故障后的处理办法 5.2.1 系统发生单相接地故障后，值班人员应马上复归音响，作好记录，判断故障性质和
9、相别，汇报调度和有关负责人员，并按当值调度员的命令寻找接地故障点，查找处理接地故障。 5.2.2 首先应检查站内设备有无明显故障迹象。仔细对故障范围内的站内一次设备进行外部检查，主要检查各设备绝缘部分有无损坏，有无放电闪络痕迹，检查设备上有无落物、小动物及外力破坏现象，检查各引线有无断线接地，检查互感器、避雷器、电缆头等有无击穿损坏现象。 5.2.3 如站内设备无异常，应立即组织人员巡视线路，查找故障点，在查找过程中可以采取分片、分段、分支、分设备的“排除法”并与绝缘摇表、蹬杆检查等办法相结合，尽快找到故障点并消除。如果上述办法未查找到故障点，可请求对故障线路试送电一次，如成功，则可能是其他不明偶然原因造成，如果不成功，则用“排除法”继续查找，直到找到并消除故障为止。 6.结束语 系统发生单相接地故障时对变电设备和配电系统的安全、经济运行有较大影响。运行管理人员应在实践中总结经验，及时消除设备缺陷，提高设备的运行水平，并积极应用新技术、新设备，预防单相接地故障发生。发生故障后应尽快查找和消除故障点，提高供电可靠性，减小对人身和设备的危害，从而确保配电系统的安全、经济和稳定运行。
