在我國，3～66kV電網(wǎng)中一般采用中性點(diǎn)非直接接地方式，即主變中性點(diǎn)采取的是不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，不構(gòu)成短路回路，故障電流不大，因此允許短時(shí)間運(yùn)行而不立即切除故障，從而提高供電可靠性。

但這時(shí)如果是金屬性接地，非故障相對地電壓升高為線電壓，這種過電壓對系統(tǒng)運(yùn)行造成很大威脅，因此必須盡快查找接地點(diǎn)，并及時(shí)隔離。本文主要討論小電流接地系統(tǒng)中，如何快速查找并處理各種典型接地故障，減小接地故障對電網(wǎng)和社會的影響，并提出幾種預(yù)防接地故障發(fā)生的措施。

1 接地故障產(chǎn)生的原因

單相接地故障是電網(wǎng)中出現(xiàn)概率最大的一種故障，特別是在雷雨、大風(fēng)和冰雪等惡劣天氣情況下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生。

66kV及以下的中低壓配電網(wǎng)，由于設(shè)備元件多，設(shè)計(jì)裕度小，運(yùn)行環(huán)境相對惡劣等因素，因此發(fā)生接地故障的概率更大。

發(fā)生單相接地故障的具體原因主要有：設(shè)備絕緣不良，如老化、受潮、絕緣子破裂、表面臟污等；發(fā)生絕緣擊穿接地；小動物、鳥類、漂浮物及吊車等外力破壞；線路斷線，導(dǎo)線固定不牢等；惡劣天氣和人為因素等。其中，導(dǎo)線斷線、絕緣擊穿和樹木短接是電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障的最主要原因。

2 接地故障的現(xiàn)象

發(fā)生單相接地時(shí)，一般會有以下現(xiàn)象出現(xiàn)：

1）發(fā)生單相接地的系統(tǒng)內(nèi)變電站接地警報(bào)，接地光字牌亮。

2）同一系統(tǒng)內(nèi)的三相對地電壓不平衡，相電壓表上顯示故障相電壓低于額定相電壓或?yàn)?，其它兩相電壓高于額定相電壓或等于額定線電壓，3U0超過動作整定值，發(fā)出接地告警信息。

3）系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的消弧線圈有異響，出現(xiàn)大電流，電流值等于消弧線圈運(yùn)行檔位的額定電流。

小電流接地系統(tǒng)中常發(fā)生一些故障，也能發(fā)出接地報(bào)警信號，因此如何區(qū)別真假接地是進(jìn)行接地選擇處理的前提。下面是各種常見故障的主要特征。

1）單相完全接地：一相電壓為0，兩相電壓升高為線電壓，電壓為0的相為接地相。線電壓保持不變。

2）單相不完全接地：一相電壓降低但不等于0，兩相電壓升高，但不超過線電壓。電壓降低的相為接地相。

3）單相斷線：一相電壓升高，兩相電壓降低。其中電壓升高相為斷線相。

4）電壓互感器高壓側(cè)熔斷器熔斷：一相電壓降低，兩相電壓不變，相關(guān)相別的線電壓降低。電壓低的一相為高壓熔斷器熔斷相。

5）基頻諧振：一相電壓降低，兩相電壓升高超過線電壓，線電壓基本不變，諧振電流很大，PT有響聲。

3 接地故?障的處理步驟

電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障告警時(shí)，監(jiān)控員應(yīng)主動檢查本系統(tǒng)中其他變電站母線電壓數(shù)值，確認(rèn)系統(tǒng)確實(shí)發(fā)生接地故障，應(yīng)立即將接地時(shí)間、相別、母線電壓、消弧線圈動作情況報(bào)告值班調(diào)度員，并可結(jié)合現(xiàn)場匯報(bào)情況，盡快尋找故障點(diǎn)切除故障，避免擴(kuò)大為兩點(diǎn)接地或相間故障，引起線路跳閘，影響持續(xù)供電。

3.1 接地故障處理的注意事項(xiàng)

1）系統(tǒng)帶接地故障運(yùn)行時(shí)間，一般不可超過2小時(shí)。

2）帶接地故障運(yùn)行時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視電壓互感器和消弧線圈的運(yùn)行狀態(tài)，防止出現(xiàn)異常造成事故擴(kuò)大，并及時(shí)報(bào)告調(diào)度。

3）在系統(tǒng)接地時(shí)，不得拉合消弧線圈的隔離開關(guān)，也不得用隔離開關(guān)斷開接地電氣設(shè)備。

4）用“瞬時(shí)停電法”查找故障線路時(shí)，無論線路上有無故障，均應(yīng)立即合上，瞬時(shí)停電小于10s。

5）如在異常天氣出現(xiàn)頻繁瞬間接地，則可以將絕緣水平低、分支多、主干線長、故障率高的線路停電，待風(fēng)雨停止后再試送電。

6）觀察、判定接地故障是否消失，應(yīng)從接地信號、三相對地電壓、消弧線圈聲音等情況相結(jié)合判定，防止誤判斷。

7）當(dāng)采用分割電網(wǎng)的辦法選擇接地故障時(shí)，應(yīng)考慮各系統(tǒng)供電不受影響。分網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)考慮分網(wǎng)后各部分之間的功率平衡、繼電保護(hù)配合和消弧線圈的補(bǔ)償?shù)纫蛩亍?/p>

8）只有一臺消弧圈的系統(tǒng)，允許帶接地故障運(yùn)行的時(shí)間，由消弧線圈的溫升確定；有多臺消弧線圈的系統(tǒng)中個(gè)別消弧線圈溫升達(dá)到規(guī)定時(shí)，而故障線路未選出或因故不能停下時(shí)，可以切除該消弧線圈。

9）當(dāng)系統(tǒng)三相電壓同時(shí)升高或任一相電壓超過運(yùn)行線電壓10%時(shí)，說明系統(tǒng)產(chǎn)生了PT鐵磁諧振過電壓，手動選出后不再試送。

10）拉路選擇接地時(shí)，應(yīng)考慮電容電流的變化，避免系統(tǒng)發(fā)生全補(bǔ)償諧振。

3.2 接地故障處理的原則順序

1）根據(jù)系統(tǒng)接地當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況（如用戶報(bào)告，接地自動選擇裝置顯示的接地線路或線路跳閘重合成功后發(fā)生的接地等），可以臨時(shí)變更接地選擇順序，優(yōu)先選擇，以求迅速找出故障點(diǎn)。

2）拉開母線無功補(bǔ)償電容器斷路器。

3）分割電網(wǎng)法檢除。當(dāng)兩條母線并列運(yùn)行，解母聯(lián)開關(guān)判明哪條母線系統(tǒng)接地后，仍恢復(fù)雙母線并列運(yùn)行方式。

4）充電線路可先檢除。

5）在不影響負(fù)荷的情況下，選擇聯(lián)絡(luò)線、雙回線和環(huán)狀線路進(jìn)行判斷。

6）選擇分歧多、線路長的次要負(fù)荷線路。

7）選擇重要的負(fù)荷線路。重要用戶和保安負(fù)荷通知后，再進(jìn)行接地選擇。

8）對于只有一臺消弧線圈的系統(tǒng)，帶消弧線圈的線路一般最后檢除。

9）判明接地線路后，令線路維護(hù)單位巡線處理。

4 幾種典型接地故障處理?

電網(wǎng)中發(fā)生接地故障時(shí)，故障點(diǎn)可能在變電站內(nèi)部設(shè)備上、輸電線路上，也可能在用戶的用電設(shè)備上。無論故障點(diǎn)在哪里，都需要盡快將故障消除，保障電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行。

4.1 變電站內(nèi)設(shè)備發(fā)生接地

變電運(yùn)行人員檢查站內(nèi)電氣設(shè)備是否有接地故障：如設(shè)備瓷質(zhì)部分有無破損，有無放電閃絡(luò)；設(shè)備上有無落物、小動物及外力破壞等；有無斷線接地；避雷器、電纜頭有無絕緣擊穿等現(xiàn)象。在檢查確認(rèn)變電站內(nèi)設(shè)備無問題的前提下，按線路接地故障處理。

如果接地點(diǎn)在站內(nèi)時(shí)，可能在母線或連接母線的設(shè)備上，可能在主變二次側(cè)至母線間，可能在開關(guān)至甲刀閘間，也可能在開關(guān)至乙刀閘間。

1）接地點(diǎn)在母線上：如果是雙母線并列運(yùn)行，需要將接地母線上的負(fù)荷倒至另一母線，用母聯(lián)開關(guān)切除接地故障點(diǎn)。如果是單母分段接線時(shí)，一般以停電原則進(jìn)行處理。

2）接地點(diǎn)在主變二次側(cè)至母線間：一般需將該主變負(fù)荷轉(zhuǎn)移后，將主變停電再進(jìn)行故障處理。

3）接地點(diǎn)在開關(guān)至甲刀閘間：有旁路的可采用旁路代送，用甲刀閘解環(huán)流，再用開關(guān)切除故障點(diǎn)。拉刀閘前，須拉開兩回路開關(guān)控制電源。

此處理方法不影響線路停電，供電可靠性高。如果沒有旁路，且該母線上負(fù)荷重要，由于各種原因不能停電時(shí)，可采用人工接地法隔離故障點(diǎn)，保證母線上其他線路繼續(xù)正常供電。

4）接地點(diǎn)在開關(guān)至乙刀閘間：如果有旁路，處理方法同接地點(diǎn)在開關(guān)至甲刀閘間（用乙刀閘解環(huán)流）。

案例1：某220kV變電站匯報(bào)調(diào)度，66kV系統(tǒng)A相100%永久接地，站內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)某線路電流互感器瓷套對地放電，線路所帶負(fù)荷主要不能停電。電氣主接線如圖1所示，消除故障點(diǎn)的主要處理步驟如下。

圖1 電氣主接線圖

1）合上側(cè)路甲刀閘、丙刀閘后，合上側(cè)路CL開關(guān)給側(cè)母充電，充電良好后，拉開側(cè)路CL開關(guān)，側(cè)母停電。

2）合上線路1丙刀閘。

3）合上側(cè)路CL開關(guān)。

4）拉開線路1開關(guān)和側(cè)路開關(guān)的控制直流電源。

5）拉開線路1乙刀閘解環(huán)。

6）合上線路1和側(cè)路開關(guān)的控制直流電源。

7）拉開線路1XL開關(guān)。(用線路1XL開關(guān)切除接地故障點(diǎn)，接地信號消除)

8）拉開線路1甲刀閘。

9）令檢修人員進(jìn)行處理。

案例2：某變電站線路開關(guān)A相與母線側(cè)刀閘之間發(fā)生單相接地故障，且該變電站無旁路，如果母線由于各種原因不能停電，如圖2所示。

分析由于單相接地故障發(fā)生在線路1開關(guān)A相與母線側(cè)刀閘之間，斷開線路1開關(guān)不能將故障點(diǎn)隔離，同時(shí)不能用刀閘切除故障點(diǎn)。此情況可采用人工接地法隔離故障點(diǎn)，消除故障點(diǎn)的主要事故處理步驟如下。

圖2 人工接地法

1）選擇一條備用或不重要的線路。在冷備用狀態(tài)下，在備用線路乙刀閘A相線路側(cè)裝上單相人工接地線。

2）將該備用線路接入運(yùn)行（使人工接地線與故障點(diǎn)并列）。

3）拉開備用線路開關(guān)的控制直流電源。

4）拉開運(yùn)行線路1開關(guān)及兩側(cè)刀閘。

5）合上備用線路開關(guān)的控制直流電源。

6）拉開備用線路開關(guān)及兩側(cè)刀閘。

7）拆除備用線路刀閘A相線路側(cè)單相人工接地線。

8）接地故障點(diǎn)進(jìn)行檢修處理。

4.2 變電站外線路發(fā)生接地

線路發(fā)生接地故障時(shí)，可能為1點(diǎn)接地，也可能為2點(diǎn)或多點(diǎn)接地。

1）發(fā)生接地告警，且無線路跳閘。

小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，監(jiān)控員對接地現(xiàn)象做詳細(xì)記錄，并立即報(bào)告調(diào)度，如有消弧線圈的變電站應(yīng)監(jiān)視其溫升，隨時(shí)與調(diào)度聯(lián)系處理。如果有智能接地選線系統(tǒng)的按其顯示的線路進(jìn)行選擇，無智能接地選線系統(tǒng)的變電站按接地選擇順位表選擇。

首先判斷系統(tǒng)發(fā)生接地故障，然后區(qū)分是變電站內(nèi)接地還是線路接地，分割電網(wǎng)縮小檢除范圍，檢除最可能發(fā)生接地的線路，檢除不影響負(fù)荷的充電線路和聯(lián)絡(luò)線，減除次要負(fù)荷線路，最后減除重要負(fù)荷線路和帶消弧線圈線路等。如果減除一遍接地告警信息消失，即為單點(diǎn)接地，對該接地線路進(jìn)行處理即可。

如果減除一遍接地告警信號未消失，即可判斷為同相兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，在已確定的范圍內(nèi)逐次拉開線路，當(dāng)拉開某一線路，接地信號消失，說明此線路上有接地點(diǎn)，此線路暫時(shí)不送電，然后將已拉開的線路開關(guān)依次合上，當(dāng)出現(xiàn)接地告警信號時(shí)，說明此線路有接地點(diǎn)，此線路暫時(shí)不送電，再依次送出其他線路。

無接地信號時(shí)，完成接地線路判明后，根據(jù)實(shí)際要求決定是否送電，并應(yīng)立即停用接地線路的重合閘，如果接地線路跳閘，不進(jìn)行強(qiáng)送。

對于66kV雙母線系統(tǒng)存在的接地故障，還可以用倒母線隔離開關(guān)和拉合母聯(lián)斷路器進(jìn)行選擇，此方法優(yōu)點(diǎn)是不影響線路負(fù)荷，特別適合重要負(fù)荷多的變電站系統(tǒng)。該方法只需要在220kV變電站內(nèi)操作即可完成接地選擇，但對變電運(yùn)行人員的操作能力和素質(zhì)要求較高。

2）發(fā)生接地告警，且有線路跳閘。

如果接地點(diǎn)為兩點(diǎn)，且接在同一個(gè)變電站的不同線路上的不同相上，會同時(shí)有線路跳閘和接地告警信號。如果10kV I線A相接地，II線B相接地。會發(fā)出I線跳閘，II線不跳閘且有B相接地告警。因?yàn)镮線A相裝有CT，II線B相未裝CT，短路電流使I線保護(hù)動作斷路器跳閘。

如果10kV I線A相接地，II線C相接地。根據(jù)接地點(diǎn)情況及兩回路保護(hù)整定值，綜合考慮，可能I線跳閘或II線跳閘，也可能I線、II線同時(shí)跳閘，電網(wǎng)接地現(xiàn)象消除。

案例3：某66kV系統(tǒng)如圖3所示，當(dāng)有人通過95598報(bào)告，線路I發(fā)生A相接地故障，需要停電處理時(shí)，處理的原則步驟如下：

1）視甲變電站負(fù)荷情況，將10kV母線負(fù)荷改#2變帶，#1變帶消弧線圈停電。

2）拉開甲變電站變66kV母線分段開關(guān)K1。

3）驗(yàn)證補(bǔ)償度無問題，拉開I線K2開關(guān)。

4）拉開甲變電站變I線入口刀閘，將線路I停電。

5）將甲變電站變的消弧線圈改合適的補(bǔ)償度后，合上K1開關(guān)，#1變送電與#2變并列。

6）通知線路維護(hù)單位，對66kV I線進(jìn)行處理。

圖3 某66kV系統(tǒng)圖

案例4：某變電站66kV系統(tǒng)如圖4所示，系統(tǒng)發(fā)生接地報(bào)警，該系統(tǒng)接地選擇處理主要步驟如下。

圖4 某變電站66kV系統(tǒng)圖

1）判斷66kV系統(tǒng)存在接地故障。

2）拉開I、II母線上的電容器。

3）與帶電作業(yè)單位聯(lián)系，確認(rèn)非作業(yè)引起，并停止帶電作業(yè)。

4）令接地系統(tǒng)內(nèi)有條件的變電站檢查66kV設(shè)備是否有接地，站內(nèi)無問題。

5）拉開66kV母聯(lián)開關(guān)，若判明接地點(diǎn)在I母線后，合上母聯(lián)開關(guān)。

6）減除充電線路L1。

7）線路L4、L5改單回線帶后，分別減除、判斷。

8）線路L3減除、判斷。

9）聯(lián)系風(fēng)電場，線路L2減除、判斷。

10）線路L6減除，接地現(xiàn)象消失，判明線路L6存在接地。

5?　接地故障的預(yù)防措施

鑒于導(dǎo)致單相接地故障的原因有很多，可采取以下幾種方法進(jìn)行預(yù)防，盡量減少接地故障的發(fā)生。

1）提高系統(tǒng)絕緣和耐雷水平。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，在接地故障頻發(fā)區(qū)，加裝氧化鋅避雷器；增加桿塔高度；在污穢環(huán)境下，應(yīng)提高設(shè)備的外絕緣強(qiáng)度和防污穢等級，線路上也可采用絕緣導(dǎo)線等。

2）施工前后嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。施工安裝前，不允許任何不合格的設(shè)備和材料混進(jìn)電網(wǎng)中；線路架設(shè)完畢后，應(yīng)按要求完成有關(guān)試驗(yàn)、檢測工作，履行嚴(yán)格的驗(yàn)收手續(xù)?！　?/p>

3）加強(qiáng)運(yùn)行管理，認(rèn)真做好巡視工作，消除隱患。在春、秋檢時(shí)認(rèn)真組織清除電網(wǎng)缺陷，消除樹木威脅，合理安排檢修，盡量縮短檢修時(shí)間，提高檢修質(zhì)量。加強(qiáng)宣傳工作和預(yù)防措施，防止外力破壞。

4）定期對配電變壓器、避雷器、跌落式熔斷器、絕緣子等進(jìn)行試驗(yàn)及絕緣電阻的測量，選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，對不合格設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維修或更換。

5）在配電長線路上加裝分段開關(guān)。這可以有效縮小故障范圍，減少停電范圍和停電時(shí)間，有利于快速查找故障點(diǎn)和隔離故障。

６?結(jié)束語

為了降低單相接地故障給電網(wǎng)和用戶帶來的不良影響，電網(wǎng)運(yùn)行人員應(yīng)熟悉有關(guān)運(yùn)行規(guī)程，熟悉設(shè)備情況，提高故障處理能力。

當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，要沉著冷靜，認(rèn)真分析，正確判斷并避免故障發(fā)展，盡快消除故障威脅。同時(shí)，加強(qiáng)科學(xué)管理，提高人員素質(zhì)，積極應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備，并做好各種預(yù)防措施，以便快速查找和消除故障點(diǎn)，提高電網(wǎng)的供電可靠性，保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

本文編自《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“電網(wǎng)調(diào)控模式下的幾種典型接地故障處理”，作者為楊林、鄭偉 等。