小电流接地系统常见故障分析与处理

小电流接地系统常见故障分析与处理

程曙

（国网江苏省电力公司宿迁供电公司223800）

摘要：针对小电流接地系统常见故障，结合现场运行中实际情况，分析系统常见故障的原因，包括电压互感器高压熔丝熔断、低压熔丝熔断、一次系统接地故障、一次系统断线故障、铁磁谐振、负载不对称、二次接线错误等，并简要说明判断及处理方法。

关键词：电力系统；小电流接地系统；故障分析；处理。

1．前言

为了提高35kV以下供配电系统供电可靠性，大多数系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式，即小电流接地系统。该系统最大优点是发生单相接地故障时，不影响对用户的连续供电，并且故障电流值较小，系统最多可继续运行2h。但是，由于非故障相对地电压升高，长期运行可能引起设备绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，进而威胁电网的安全可靠运行。本文就小电流接地系统中常见的故障加以分析，并简要说明判断及处理方法。

2．一次系统单相接地、断线

小电流接地系统单相接地是配电系统最常见的故障，多发生在潮湿、多雨天气。按照接地类型，通常将小电流接地系统单相接地故障分为金属性接地和非金属性接地2类。

2．1金属性接地

单相金属性接地时，接地电阻为零（或接近于零），系统中性点与故障相电压重合，故障相电压为零，非故障相电压则上升为线电压（或接近线电压）。金属性接地的原因主要有：线路断线接地、瓷瓶击穿、线路避雷器击穿、配电变压器避雷器击穿、电缆击穿、线路柱上断路器击穿等。

2．2非金属性接地（即经过度电组接地）

中性点不接地系统任何一相，例如c相经过渡电阻R接地时的电网接线如图1所示。正常运行时，三相系统完全对称，电源电势分别为Ea=E∠00、Eb=a2Ea、Ec=aEa。各相导线对地的电容用集中电容Ca、Cb、Cc代替，且数值均为C。每相的对地导纳为Ya、Yb、Yc等于jωC。各相对地电压分别为Ua、Ub、Uc，系统中性点对地电压为。

由KVL得各相对地电压：Ua=Ea+UNN’，Ub=Eb+UNN’，Uc=Ec+UNN’。当R（0~∞）时，即电网经任意数值过渡电阻单相接地时，将不同的R值代入上面公式，计算出各相对地电压及电网中性点对地电压的变化如图2所示。通过该图可以得出如下结论：

1）R趋向∞时，各相对地绝缘良好，对应于电网正常运行状态。

2）R＝0时，对应于金属性接地。接地相对地电压为零，非接地相对地电压升高为线电压。

3）R大于0小于∞时，各相对地电压由系统对地电容及过渡电阻大小决定。非故障相对地电压最高可达1.82倍相电压，最低达0.823倍相电压。同时，对地电压最高相的下一相，一定是接地相。这一点无论是高阻接地还是低阻接地均适用，而对地电压最低相是接地相的结论仅适用于低阻接地的情况。

由于接地电阻的不确定性，二次电压异常具有较大的隐蔽性，容易与电压互感器熔丝熔断或二次回路接线错误等故障混淆，但仔细分析可发现，这种情况下至少有一相电压超过了相电压，如图2所示，这是熔丝熔断时不会出现的。非金属性接地的原因主要有线路间接接地、配电变压器、电缆绝缘击穿故障等。处理接地故障的步骤：当判断为发生单相接地故障后，运行人员应详细检查所内电气设备有无明显的故障迹象。如果不能找出故障点，再进行线路接地的寻找。（1）将母线分段运行，并列运行的变压器分列运行，以判定单相接地区域。（2）拉开母线无功补偿电容器断路器、消弧变及空载线路。对多电源线路，应采取转移负荷，改变供电方式来寻找接地故障点。（3）采用试拉路的方式进行寻找故障点，当拉开某条线路断路器接地现象消失，便可判断它为故障线路，将其隔离。

3．电压互感器熔丝熔断

3．1当电压互感器高压熔丝熔断时，受负载影响，熔断相电压降低，但不为零。此时，其他两相电压应保持正常相电压或稍低。同时，由于断相出现在电压互感器高压侧，电压互感器低压侧会出现零序电压，其大小通常高于接地保护定值，因此启动接地告警装置发出接地信号。

3．2当电压互感器低压熔丝熔断时，在二次侧的反映和高压熔丝基本类似，但由于熔丝熔断发生在低压侧，只影响某一个绕组的电压，不会出现零序电压，因此不会发出接地信号。该情况下，运捡人员用电压表检查电压二次回路熔断器两侧电压，可快速地确定故障原因。如果某相低压熔丝两侧电压不等，可确认为该相低压熔丝熔断；否则，应判断为互感器高压熔丝熔断。若二次熔丝熔断运行人员可更换一次，再次熔断可能二次回路有短路，应报检修人员处理。

4．铁磁谐振

系统发生铁磁谐振的原因很多，总体来讲，铁磁谐振一般表现为一相、两相、甚至三相对地电压升高，部分情况下电压表会发生低频摆动。如果出现电压异常升高，且没有任何一相电压降低情况出现，则应该考虑是否由铁磁谐振造成，可断开或投入一条较长线路等方式改变系统参数，消除谐振。市区220kV梨园变35kV母线送电时，时常遇到铁磁谐振现象，即35kV母线电压不平衡，且伴有低频摆动，在投入35kV一条较长线路后电压恢复正常。

5．多点接地故障

多点故障是指同相不同馈线同时接地、异相不同馈线同时不完全接地等，其判断处理的方法比较复杂。同杆架设的双回线路，当上层线路一相断线并且电源侧接地，有可能碰到下层线路。若是同相的，引起两回路均接地，停一回路还不能消除故障，必须两回路一起停。当同相接地的两条线路不是同杆架设时，容易误判为母线接地，特别是零序过流不动作时更是如此。若馈线能形成手拉手接线，则将每一条线路转由其他母线供电，看是否引起其他母线接地，以此来判断该线路是否接地。若没有手拉手接线，则要将该母线所有馈线都拉闸，以确定是否母线故障。若不是母线故障，再逐一试送馈线，以确定故障线路。如同杆架设的双回线路，上层线路一相断线并且电源侧接地，若是碰下层线路异相的，则引起线路保护动作跳闸（一般只会跳一个线路断路器，也可能同时跳闸）；若是原先接地的线路跳闸，则跳闸后接地相将改变，否则接地相不变。运行中也出现过由于绝缘薄弱，一相接地引起另一相绝缘击穿形成两相接地短路，两相在同一线路或不同线路但断路器一起跳闸的，断路器跳闸后接地消失；若不同线路，只有一个线路断路器跳闸的，原先接地线路断路器跳闸后，接地相将发生改变。

还有一相高压熔丝熔断及一相接地同时出现，当熔断相与接地相是同一相时，接地熔断相升高或降低都有可能，其余两相升高。当接地相和熔断相是异相时，接地相为零，熔断相可能升高，也可能降低，另一相升高。

6．特殊故障

对于一些特殊的故障需要特别判断，如电压互感器三相或两相熔丝熔断且线路或母线单相接地，由于三相电压为零，无法判断是否有接地。运行人员可先在所内观察设备，若在现场看或听到设备有闪络或放电声，则说明有接地故障，需先按接地故障处理，然后再处理电压互感器熔丝熔断。

对由于互感器三相负载不对称、接线错误等原因造成的二次回路电压异常，通常会在变电所第一次送电的时候即可得到反映。在变电所投运之前应严格按照优质工程标准验收，并采取相应的措施防止此类情况发生，如：对于由单台电压互感器组成的互感器组，应采用励磁特性相同的电压互感器，并做好电压互感器比角相差试验及伏安特性试验。对于投运前的试验更不可因为部分回路由厂家承诺而减少试验项目，不做二次回路加压捡验。

7．结束语

随着人民生活水平提高和经济的快速发展，对电力的需求愈来愈高，对电力系统的可靠性要求也更高，所以运检人员能迅速准确地判断出故障原因是缩短故障处理时间的关键，本文对几种最为常见且发生频率较高的故障现象进行了分析，并给运检人员提供了一些快速判断和处理常见故障的方法，可有效地提高电力系统的安全供电的可靠性。

参考文献：

[1]张磊.小电流接地系统故障分析和查找[M].电子技术与软件工程2015，01

[2]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，2007

作者简介：

程曙：男，1957年11月，汉族，籍贯：江苏宿迁职称：工程师，学历本科专业：电力工程管理；单位：国网江苏省电力公司宿迁供电公司