電網(wǎng)小接地電流系統(tǒng)單相接地故障的原因和策略論文

　　0 引言

　　小接地電流系統(tǒng)單相接地故障的特點(diǎn);電力系統(tǒng)按中性點(diǎn)接地方式不同,分為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)(包括中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地)、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)(包括中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地)兩種。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),通常稱為小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),由于線電壓的大小和相位不變(仍對(duì)稱),而且系統(tǒng)的絕緣又是按線電壓設(shè)計(jì)的,因此允許短時(shí)間運(yùn)行而不立即切除故障,帶接地故障運(yùn)行時(shí)間,一般10kV、35kV線路允許接地運(yùn)行不超過(guò)兩小時(shí),這主要是受電壓互感器和消弧線圈帶接地允許運(yùn)行時(shí)間的限制。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)有接地故障時(shí),制造廠一般規(guī)定消弧線圈可運(yùn)行兩小時(shí),作為運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視消弧裝置PT斷線、弧光接地、消弧線圈的上層油溫不能超過(guò)85°C(最高限值95°C)等經(jīng)消弧線圈相關(guān)接地信息。

　　1 發(fā)生單相接地故障

　　1.1 單相接地故障的原因

　　設(shè)備絕緣不良,如老化、受潮、絕緣子破裂、表面臟污等,發(fā)生擊穿接地。小動(dòng)物、鳥類及外力破壞。線路斷線、惡劣天氣,如雷雨、大風(fēng)等、人員過(guò)失。

　　1.2 單相接地故障的危害

　　由于非故障相對(duì)地電壓升高(完全接地時(shí)升至線電壓值),系統(tǒng)中的絕緣薄弱點(diǎn)可能擊穿,造成短路故障。故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧,會(huì)燒壞設(shè)備并可能發(fā)展成相間短路故障。故障點(diǎn)產(chǎn)生間隙性電弧時(shí),在一定條件下,產(chǎn)生串聯(lián)諧振過(guò)電壓,其值可達(dá)相電壓的2.5~3倍,對(duì)系統(tǒng)絕緣危害很大。

　　1.3 單相接地故障的現(xiàn)象:

　　1)“10kV(接地較頻繁)(35kV)I或II段母線接地”發(fā)信號(hào)。

　　2)電壓表指示:當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生完全接地故障時(shí),接地相電壓表指示為零,其他兩相對(duì)地電壓表指示升高√3倍,線電壓表指示正常,此時(shí)電壓互感器開口三角形有100V輸出電壓;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不完全接地故障時(shí),接地相電壓表指示減小,低于相電壓,其他兩相對(duì)地電壓表指示增加,大于相電壓,線電壓表指示正常,此時(shí)電壓互感器開口三角形有0~100V輸出電壓。正常情況開口三角電壓為0v。穩(wěn)定性接地時(shí),電壓表指示無(wú)擺動(dòng);若指示不停擺動(dòng),觀察相、線電壓、3U0電壓無(wú)明顯無(wú)變化、一般3U0電壓無(wú)法撲捉。則為間歇性接地。

　　3)發(fā)生弧光接地,產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí),非故障相電壓很高。電壓互感器高壓保險(xiǎn)可能熔斷,甚至可能會(huì)燒壞電壓互感器。

　　2 接地故障的判斷

　　在某些情況下,系統(tǒng)的絕緣沒(méi)有損壞,而因其它原因產(chǎn)生某些不對(duì)稱狀態(tài),例如,電壓互感器高壓保險(xiǎn)一相熔斷,用變壓器對(duì)空載母線合閘充電,諧振過(guò)電壓等,可能報(bào)出接地信號(hào),在處理過(guò)程中,應(yīng)注意加以區(qū)分判斷。

　　2.1 電壓互感器一相高壓保險(xiǎn)熔斷,報(bào)出接地信號(hào)

　　區(qū)分依據(jù):接地故障時(shí),故障相對(duì)地電壓降低,非故障相對(duì)地電壓升高,線電壓不變,而電壓互感器一相高壓保險(xiǎn)熔斷時(shí),對(duì)地電壓一相降低,另兩相電壓不變,線電壓指示則會(huì)降低。

　　2.2 用變壓器對(duì)空載母線合閘充電時(shí),開關(guān)三相合閘不同期,三相對(duì)地電容不平衡,使中性點(diǎn)發(fā)生位移,三相電壓不對(duì)稱,報(bào)出接地信號(hào)

　　區(qū)分依據(jù):這種情況是在操作時(shí)發(fā)生的,只要檢查母線及連接設(shè)備無(wú)異常,即可判定。投入一條線路或投入一臺(tái)所用變,接地信號(hào)即可消失。

　　2.3 在合空載母線時(shí),可能發(fā)生鐵磁諧振過(guò)電壓,報(bào)出接地信號(hào)

　　區(qū)分依據(jù):電壓表一相、兩相、三相指示會(huì)超過(guò)線電壓或以低頻擺動(dòng),表針會(huì)打到頭�？煞譃榛�波諧振、高頻諧振、分頻諧振三種。

　　1)基波諧振:一相電壓低,但不為零,兩相電壓高,超過(guò)線電壓,表針打到頭�；騼上嚯妷旱�,但不為零,一相電壓高,表針打到頭。

　　2)高頻諧振:三相電壓同時(shí)升高,遠(yuǎn)超過(guò)線電壓,表針打到頭。也可能一相電壓上升,高于線電壓,表針打到頭,另兩相電壓下降。

　　3)分頻諧振:三相電壓依次升高,并超過(guò)線電壓,表針打到頭,三相表計(jì)在同范圍內(nèi)低頻擺動(dòng)。

　　3 單相接地故障的查找處理方法

　　小電流接地系統(tǒng),發(fā)生單相接地故障時(shí),應(yīng)記錄接地的時(shí)間和相別以及絕緣監(jiān)察電壓指示異常情況,接地故障持續(xù)5分鐘后不消失,認(rèn)定為永久性接地故障,匯報(bào)調(diào)度。根據(jù)信號(hào)、電壓表計(jì)指示、天氣、運(yùn)行方式及系統(tǒng)操作等情況來(lái)判斷故障。

　　3.1 判明故障性質(zhì)和相別

　　根據(jù)接地故障的判斷所述依據(jù),首先判明故障性質(zhì)和相別,待確定為接地故障后,采取措施,進(jìn)行查找處理。

　　3.2 分網(wǎng)運(yùn)行縮小范圍

　　分網(wǎng)運(yùn)行包括系統(tǒng)分網(wǎng)運(yùn)行和變電站內(nèi)分網(wǎng)運(yùn)行,系統(tǒng)的分網(wǎng)應(yīng)在調(diào)度統(tǒng)一指揮下進(jìn)行,并考慮各部分之間功率平衡、繼電保護(hù)的相互配合、消弧線圈的補(bǔ)償度是否適當(dāng)。對(duì)于變電站,分網(wǎng)就是將母線采取母聯(lián)分段方式運(yùn)行�？s小范圍,找出仍有接地信號(hào)的一段母線。

　　3.3 檢查站內(nèi)設(shè)備

　　確定故障范圍后,應(yīng)對(duì)故障范圍以內(nèi)的站內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行全面的外部巡視檢查。主要檢查設(shè)備瓷質(zhì)部分有無(wú)損壞、放電閃絡(luò),設(shè)備上有無(wú)落物、小動(dòng)物及外力破壞現(xiàn)象,各引線有無(wú)斷線接地,檢查互感器、避雷器、電纜頭等有無(wú)擊穿損壞、異常聲響等。

　　4 查找處理單相接地故障時(shí)的注意事項(xiàng)

　　4.1 故障點(diǎn)可以用斷路器隔離

　　檢查發(fā)現(xiàn)電流互感器、出線穿墻套管、出線避雷器、電纜頭、耦合電容器、線路側(cè)刀閘等斷路器外側(cè)的設(shè)備有故障。應(yīng)匯報(bào)調(diào)度,轉(zhuǎn)移負(fù)荷后,斷開斷路器隔離故障。拉開故障設(shè)備的兩側(cè)隔離開關(guān),匯報(bào)上級(jí)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo),做好安全措施,等待修試人員檢修故障設(shè)備。

　　4.2 故障點(diǎn)只能用隔離開關(guān)隔離

　　此時(shí)絕對(duì)不能用隔離開關(guān)拉開接地故障和線路負(fù)荷電流。應(yīng)匯報(bào)調(diào)度,根據(jù)本站一次系統(tǒng)主接線及運(yùn)行方式,利用倒運(yùn)行方式將故障點(diǎn)隔離。對(duì)不能倒運(yùn)行方式的,可用人工接地法轉(zhuǎn)移故障點(diǎn),再用斷路器斷開故障點(diǎn)。

　　1)雙母線接線,可將故障設(shè)備倒至單獨(dú)一條母線上,使其和母聯(lián)斷路器串聯(lián)運(yùn)行,用母聯(lián)斷路器斷開故障點(diǎn),再斷開故障設(shè)備斷路器,拉開其兩側(cè)隔離開關(guān),匯報(bào)上級(jí)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo),做好安全措施,等待修試人員檢修故障設(shè)備。

　　2)有旁母的接線,可用倒旁母運(yùn)行,轉(zhuǎn)移負(fù)荷并轉(zhuǎn)移故障點(diǎn)的方法,用斷路器隔離故障點(diǎn)。

　　3)不能倒運(yùn)行方式時(shí),可用人工接地法,轉(zhuǎn)移接地故障點(diǎn)后,用斷路器隔離故障點(diǎn)。

　　4)故障點(diǎn)在母線上。檢查發(fā)現(xiàn)隔離點(diǎn)在母線上,無(wú)法隔離,應(yīng)將隔離母線停電檢修,雙母線接線的,可將全部負(fù)荷倒至另一條母線上供電,其它情況,應(yīng)先將用戶負(fù)荷轉(zhuǎn)移,再進(jìn)行停運(yùn)母線。

　　5)檢查站內(nèi)設(shè)備未發(fā)現(xiàn)異常。匯報(bào)調(diào)度,利用瞬停的方法查出有故障線路。依次短時(shí)斷開故障所在母線上各出線斷路器,并監(jiān)視接地信息、絕緣監(jiān)察電壓表的指示,如果在斷開某一回路斷路器時(shí),接地信號(hào)消失、絕緣監(jiān)察電壓表的指示恢復(fù)正常,就可確定該線路上有接地故障。利用“瞬停法”查找有接地故障的線路,一般按以下步驟進(jìn)行:

　　(1)空載線路;(2)雙回路用戶或有其它電源的線路;(3)分支多、線路長(zhǎng)、負(fù)荷輕、不太主要用戶的線路或發(fā)生故障機(jī)率高的線路;(4)分支少、線路短、負(fù)荷重、較重要用戶的線路;(5)雙母線接線,某些重要用戶的線路,在兩母線均有電源情況下,可以依次倒至另一條母線上,將母線分段運(yùn)行,若檢查原來(lái)所在母線接地信號(hào)消失,另一條母線上仍有接地信號(hào),說(shuō)明所倒換的線路上有接地故障。此方法可以準(zhǔn)確查出兩條線路發(fā)生同名相兩點(diǎn)接地故障;(6)單母線、單臺(tái)變壓器及其配電裝置;(7)確定有接地故障的線路,匯報(bào)調(diào)度。

　　以上是對(duì)有人值班變電站發(fā)生小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的處理,隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平不斷提高,遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)快速發(fā)展,以及電氣設(shè)備更新?lián)Q代,越來(lái)越多的變電站實(shí)行無(wú)人值守。我局除三座220kV變電站外,110kV變電站24座,35kV變電站19座。41個(gè)變電站均實(shí)行無(wú)人值守。

　　5 對(duì)于無(wú)人值守變電站

　　當(dāng)發(fā)生小電流接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí),根據(jù)調(diào)控監(jiān)控工作站語(yǔ)音報(bào)出的遠(yuǎn)動(dòng)告警信息和遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)所顯示遙測(cè)值的變化,做出準(zhǔn)確的判斷。查找處理的方法在具體處理過(guò)程中與有人值班變電站的處理方法有許多不同之處。主要區(qū)別在判明故障的性質(zhì)、相別后,通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)遙控操作在分網(wǎng)、分段運(yùn)行縮小故障范圍的基礎(chǔ)上,利用“瞬停法”查找出有接地故障的線路。發(fā)生單相接地故障時(shí),通過(guò)調(diào)控監(jiān)控工作站遠(yuǎn)動(dòng)告警信號(hào)和遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)所顯示電壓值,記錄接地的時(shí)間和相別以及遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)所顯示電壓遙測(cè)值,待接地故障持續(xù)5分鐘后不消失,根據(jù)運(yùn)行方式、天氣狀況、系統(tǒng)操作、遠(yuǎn)動(dòng)告警信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)所顯示電壓遙測(cè)值以及遠(yuǎn)動(dòng)、通信、保護(hù)等班組當(dāng)天工作情況,做出判斷,進(jìn)行查找處理:

　　5.1 判明故障的性質(zhì)、相別

　　5.2 分網(wǎng)運(yùn)行縮小范圍

　　遠(yuǎn)動(dòng)遙控操作斷開母聯(lián)斷路器,使母線分段運(yùn)行,據(jù)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)所顯示電壓遙測(cè)值,確定接地故障所在的母線后,遠(yuǎn)動(dòng)遙控操作合上母聯(lián)斷路器。

　　5.3 利用“瞬停法”查找出有接地故障的線路

　　對(duì)在接地故障母線上供電的重要負(fù)荷,在運(yùn)用遠(yuǎn)控拉路選線時(shí),應(yīng)先通知各供電分局值班人員和重要用戶,如所供負(fù)荷為城市、醫(yī)院、煤礦、監(jiān)獄等,得到允許后,按照接地選線序位表,通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)遙控操作依次斷開故障母線上各出線斷路器,同時(shí)密切監(jiān)視調(diào)控監(jiān)控機(jī)處語(yǔ)音報(bào)出的遠(yuǎn)動(dòng)告警信息和遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)所顯示電壓遙測(cè)值的變化,查找出有接地故障的線路,通知專線用戶的停送電聯(lián)系人或各供電分局值班人員,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)查找出故障點(diǎn)并排除。在遠(yuǎn)動(dòng)選接地過(guò)程中,如果出現(xiàn)遙控?cái)嗦菲骶芊只驍嚅_出線斷路器而合閘拒合現(xiàn)象,應(yīng)立即通知區(qū)域運(yùn)維站相關(guān)工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)處理。

　　5.4 同一條母線上兩條出線同相單相接地

　　1)斷開母聯(lián)斷路器,判斷出有接地故障的母線;2)合上母聯(lián)斷路器,根據(jù)接地選線順序表依次選有接地故障的母線所帶出線,接地不/:請(qǐng)記住我站域名/消失;3)斷開有接地故障的母線上一條出線,選此段母線其他出線,可選出出線1;4)斷開出線1,選此段母線其他出線,可選出出線2,且出線1、2為同相接地;5)通知分局、用戶、運(yùn)維站查線,出線1、2可運(yùn)行2小時(shí)。

　　5.5 當(dāng)10kV母線或母線至主變開關(guān)之間發(fā)生單相接地

　　1)待有接地故障的母線所有出線選線均未有接地時(shí),在母聯(lián)斷路器斷開情況下,用主變斷路器分合來(lái)判定。同一條母線上兩條出線不同相單相接地。

　　2)出線1斷路器跳閘,10kVI、II母接地不消失。利用母聯(lián)斷路器,判斷出有接地故障的母線,

　　3)根據(jù)接地選線順序表選線為出線2,試送出線1,出線1跳閘,判定可能有另一相接地。斷開出線2,強(qiáng)送出線1,有接地出現(xiàn)且與出線2不同相。依據(jù)所帶負(fù)荷重要性,送一條重要出線,通知分局或用戶查線。出線1或2可運(yùn)行2小時(shí)。

　　4)A、出線1、2保護(hù)定值接近,可能出線1、2同時(shí)跳閘,分別試送判定。B、出線1為A或C相接地,出線2為B相,則出線1跳閘。

　　5.6 不同母線上兩條出線同相單相接地

　　1)斷開母聯(lián)斷路器,10kVI、II母均有接地出現(xiàn),而且為同相。

　　2)據(jù)接地選線順序表依次選線,10kVI母為出線1,10KVII母為出線1。通知分局或用戶查線,出線1、2可運(yùn)行2小時(shí)。待一條出線接地消失后,可合上母聯(lián)斷路器。

　　5.7 不同母線上兩條出線不同相單相接地

　　1)出線1斷路器跳閘,10kVI、II母接地不消失。斷開母聯(lián)斷路器,判斷出有接地故障的母線。

　　2)根據(jù)接地選線順序表依次選有接地故障的母線所帶出線,為出線2。試送出線1,另一條正常母線出現(xiàn)接地現(xiàn)象,而且與出線2不同相,通知分局用戶查線,出線1、2可運(yùn)行2小時(shí)。待一條出線接地消失后,可合上母聯(lián)斷路器。

　　6 處理單相接地故障時(shí)的注意事項(xiàng)

　　6.1 有重合閘裝置的斷路器,拉路尋找時(shí),應(yīng)利用重合閘裝置進(jìn)行選線。

　　6.2 系統(tǒng)接地時(shí),檢查站內(nèi)設(shè)備,應(yīng)穿絕緣靴,接觸設(shè)備外殼、構(gòu)架及操作,應(yīng)戴絕緣手套。發(fā)現(xiàn)明顯接地時(shí),室內(nèi)不得接近故障點(diǎn)4M以內(nèi),室外不得接近故障8M以內(nèi)。隨時(shí)監(jiān)視遠(yuǎn)動(dòng)裝置,保證“四遙”正確性和完好性,即遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)。

　　6.3 無(wú)人值班變電站所有運(yùn)行設(shè)備的“就地/遠(yuǎn)控”開關(guān)應(yīng)切至“遠(yuǎn)控”位置。

　　6.4 用“瞬停法“查故障線路,無(wú)論線路上有無(wú)故障,均應(yīng)立即合上。

　　6.5 系統(tǒng)帶接地故障運(yùn)行一般不超過(guò)2小時(shí),在此期間,嚴(yán)密監(jiān)視電壓互感器運(yùn)行狀況。發(fā)現(xiàn)故障或嚴(yán)重異常,應(yīng)斷開故障線路。

　　6.6 如在大風(fēng)、雷雨天氣,系統(tǒng)頻繁地瞬間接地,可將不重要的、經(jīng)常出故障的、絕緣水平不高、分支多的線路停電10~20分鐘。若觀察不再出現(xiàn)瞬間接地,待風(fēng)雨停后再試送電。 以上實(shí)例結(jié)合是最擅長(zhǎng)電力電網(wǎng)的實(shí)際情況,從小電流接地系統(tǒng),發(fā)生單相接地故障,使電壓互感器可能導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重而燒壞。也可能發(fā)生另一相接地,或不同線路不同相接地,形成相間接地短路,造成出線斷路器或母線斷路器跳閘的故障。要求及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在處理過(guò)程中,判斷準(zhǔn)確,處理果斷,及時(shí)消除,以確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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