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摘 要小电流接地系统在我国3KV-66KV的电力系统中有着广泛的应用,单相接地故障是小电流系统中最常见的故障。提出判断和分析单相接地故障的几类方法,处理单相接地故障的一般步骤,最后对小电流接地系统的保护原理进行总结。
关键词小电流接地系统;单相接地故障;系统保护原理
中图分类号TM771文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)091-0016-01
在我国,小电流接地系统是指在3KV-66KV的电力系统中采用中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地的方法。单相接地是小电流接地系统中最常见的故障,此时三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状态,该相线的电位与大地的电位相等,都为零。发生单相接地故障后系统虽可继续运行,但由于非故障相的对地电压升高,若不及时处理可能会导致非故障相绝缘破坏继而引发相间短路,用电设备烧毁,影响用户用电。
1小电流单相接地故障的判断与分析
快速排除单相接地故障的前提是要及时准确地判定单相接地故障。常见的小电流单相接地故障有以下几种:
1)单相完全接地。在发生单相完全接地时,故障相的对地电压为零,其他两相的相电压升高了倍,而线电压大小和相位不变,只是中性点发生偏移。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。2)单相不完全接地。当发生一相不完全接地(即通过高电阻或电弧接地)时,故障相的对地电压降低(>0),非故障相的对地电压升高到大于相电压而小于线电压。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)PT断线。PT断线即电压互感器的保护熔断器烧断,一般可以分为PT一次侧断线和二次侧断线。PT一次侧断线又可分为全部断线和不对称断线。全部断线时二次侧电压全部为零,电压互感器开口三角处电压也为零;不对称断线时对应故障相的二次侧无相电压,非故障相的二次电压不变,电压互感器开口三角处有电压。PT二次侧断线时,故障相的对地电压为零,电压互感器开口三角处无电压。4)空载母线假接地。用变压器对空载母线充电时开关三相合闸不同期,三相对地电容不平衡,使中性点位移,三相电压不对称,发出接地信号。这种情况只在操作时发生,只要检查母线及连接设备无异常,即可以判定,投入一条线路,接地现象即可消失。5)消弧线圈接地。消弧线圈是一个具有铁心的可调电感线圈,当系统中三相参数不对称,消弧线圈的补偿度调整不当,有倒运行方式时,会报出接地信号。此情况多发生在系统中有倒运行方式操作时。经汇报调度后,可先恢复原运行方式,消弧线圈停电调分接头,然后投入,重新倒运行方式。6)铁磁谐振。在合空载母线时,可能激发铁磁谐振使电压增大,继电器动作,报出接地信息。此情况也发生在倒闸操作时,可立即送上一条线路,破坏谐振条件,消除谐振。
2小电流单相接地故障处理步骤
当单相接地故障发生时,操作人员应该根据实际运行方式、报警信号、电压测试等情况进行分析,具体实施步骤总结如下:
1)分析判断故障的性质和相别,确定故障后,汇报有关负责人以便进行统一调度。2)对电网进行分割以缩小范围。分割电网有系统分网法、运行分网法和站内分网法。分网时应在调度统一指挥下进行,同时考虑各部分之间功率平衡,急电保护配合,电能质量以及消弧线圈的补偿度适当。3)检查站内设备有无故障。分网缩小范围后,应对故障范围以内的设备进行外部检查。主要检查内容为各设备外部瓷质有无损伤、放电闪络,设备上有无落物,小动物及外力破外现象,各引线有无断线接地,检查互感器、避雷器有无击穿损坏等。4)若检查站内设备后发现故障可进行以下处理:①故障点可以用开关隔离的应汇报调度转移负荷后,断开开关,隔离故障,并把故障设备各侧刀闸拉开,汇报上级,对故障设备进行检修;②故障点在母线上无法隔离的,故障母线应停电检修。5)若检查站内设备未发现问题时,首先应向有关负责人汇报,统一调度,采用瞬停的方法,查出有故障的线路。依次短时断开故障所在线上各分路开关时,如果接地信号消失,绝缘监察电压表指示恢复正常,即可证明所瞬停的线路上有接地故障。
图1为利用“瞬停法”查找接地故障的线路,一般顺序为:
图1瞬停法故障检查顺序
查出故障线路路后,对于一般不重要用户的线路,可停电并通知查线;对于重要用户的线路,可以转移负荷或通知用户做好停电准备后,再切除该线路,进行检修处理。操作人员在查找接地故障时应该注意做好各种安全措施,以保护人身安全。
3小电流接地系统保护原理
小电流接地系统的接地保护主要可分为两种,一种是无选择性的接地保护,一种是有选择性的接地保护。
当小电流接地系统发生单相接地故障时,利用三相对地电压的变化来判断接地的相别和接地的程度,用所属母线电压互感器的辅助绕组开口三角处的电压变化启动电压继电器进行报警,从而告知操作人员进行人工查找,这就是无选择性接地保护。无选择性接地保护适用于支线线比较少的小电流接地系统来说,对于支线较多的系统来说,操作人员工作量比较大,所需时间长,不利于故障迅速准确的排除,此时就应该采用有选择性的接地保护装置直接找出接地故障线路。
有選择性的小电流接地系统接地保护是利用系统发生接地故障时,接地故障线路处电流的特点,从而实现保护功能。零序电流保护便是一种有选择性的接地保护方法。
小电流接地系统发生接地故障时,非故障线路的保护流过的零序电流为该线路本身非故障相的对地电容电流之和,其方向从母线指向线路。而故障线路的保护通过的零序电流为所有非故障线路零序电流之和,其方向是从线路流向母线的。零序电流保护便是利用这一特点实现接地保护的。当小电流接地系统发生接地故障时,故障线路始端零序电流将变大。零序电流保护一般用在有条件安装零序电流互感器的线路上,适用于支线比较多的系统。发生接地故障后,一般发出信号,直接指出故障线路。在有些无人值班的变电站中,发生接地故障后直接跳闸。
4总结
小电流接地系统作为一种应用广泛的电力接地系统,对其进行研究有着重要的意义。本文仅从理论上对小电流系统单相故障的分析方法和处理步骤以及小电流系统的保护原理进行了总结。随着计算机技术的发展,利用电脑软件对小电流系统进行模拟,指导解决实际运行问题的方法还有待进一步研究。
参考文献
[1]谯坤.小电流接地系统单相接地故障的判断和处理[J].电力安全技术,2006,10(8):55-56.
[2]路林旺,辛健,宋二文.小电流接地系统保护原理[J].中国科技信息,2009,22:137-138.
[3]关浩华.配电网消弧线圈接地系统小电流接地保护原理及应用[J].江西电力职业技术学院学报.2009,22(3):5-8.
[4]刘艳秋,刘志梅,李永庆,朱启彦,黄道.小电流接地系统保护接地原理分析[J].煤矿安全.2001,11:27-28,56.
作者简介
崔凯(1984—),山东沂源人,电气工程及其自动化专业工学学士,职称:助理工程师,从事电气技术工作。
关键词小电流接地系统;单相接地故障;系统保护原理
中图分类号TM771文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)091-0016-01
在我国,小电流接地系统是指在3KV-66KV的电力系统中采用中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地的方法。单相接地是小电流接地系统中最常见的故障,此时三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状态,该相线的电位与大地的电位相等,都为零。发生单相接地故障后系统虽可继续运行,但由于非故障相的对地电压升高,若不及时处理可能会导致非故障相绝缘破坏继而引发相间短路,用电设备烧毁,影响用户用电。
1小电流单相接地故障的判断与分析
快速排除单相接地故障的前提是要及时准确地判定单相接地故障。常见的小电流单相接地故障有以下几种:
1)单相完全接地。在发生单相完全接地时,故障相的对地电压为零,其他两相的相电压升高了倍,而线电压大小和相位不变,只是中性点发生偏移。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。2)单相不完全接地。当发生一相不完全接地(即通过高电阻或电弧接地)时,故障相的对地电压降低(>0),非故障相的对地电压升高到大于相电压而小于线电压。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)PT断线。PT断线即电压互感器的保护熔断器烧断,一般可以分为PT一次侧断线和二次侧断线。PT一次侧断线又可分为全部断线和不对称断线。全部断线时二次侧电压全部为零,电压互感器开口三角处电压也为零;不对称断线时对应故障相的二次侧无相电压,非故障相的二次电压不变,电压互感器开口三角处有电压。PT二次侧断线时,故障相的对地电压为零,电压互感器开口三角处无电压。4)空载母线假接地。用变压器对空载母线充电时开关三相合闸不同期,三相对地电容不平衡,使中性点位移,三相电压不对称,发出接地信号。这种情况只在操作时发生,只要检查母线及连接设备无异常,即可以判定,投入一条线路,接地现象即可消失。5)消弧线圈接地。消弧线圈是一个具有铁心的可调电感线圈,当系统中三相参数不对称,消弧线圈的补偿度调整不当,有倒运行方式时,会报出接地信号。此情况多发生在系统中有倒运行方式操作时。经汇报调度后,可先恢复原运行方式,消弧线圈停电调分接头,然后投入,重新倒运行方式。6)铁磁谐振。在合空载母线时,可能激发铁磁谐振使电压增大,继电器动作,报出接地信息。此情况也发生在倒闸操作时,可立即送上一条线路,破坏谐振条件,消除谐振。
2小电流单相接地故障处理步骤
当单相接地故障发生时,操作人员应该根据实际运行方式、报警信号、电压测试等情况进行分析,具体实施步骤总结如下:
1)分析判断故障的性质和相别,确定故障后,汇报有关负责人以便进行统一调度。2)对电网进行分割以缩小范围。分割电网有系统分网法、运行分网法和站内分网法。分网时应在调度统一指挥下进行,同时考虑各部分之间功率平衡,急电保护配合,电能质量以及消弧线圈的补偿度适当。3)检查站内设备有无故障。分网缩小范围后,应对故障范围以内的设备进行外部检查。主要检查内容为各设备外部瓷质有无损伤、放电闪络,设备上有无落物,小动物及外力破外现象,各引线有无断线接地,检查互感器、避雷器有无击穿损坏等。4)若检查站内设备后发现故障可进行以下处理:①故障点可以用开关隔离的应汇报调度转移负荷后,断开开关,隔离故障,并把故障设备各侧刀闸拉开,汇报上级,对故障设备进行检修;②故障点在母线上无法隔离的,故障母线应停电检修。5)若检查站内设备未发现问题时,首先应向有关负责人汇报,统一调度,采用瞬停的方法,查出有故障的线路。依次短时断开故障所在线上各分路开关时,如果接地信号消失,绝缘监察电压表指示恢复正常,即可证明所瞬停的线路上有接地故障。
图1为利用“瞬停法”查找接地故障的线路,一般顺序为:
图1瞬停法故障检查顺序
查出故障线路路后,对于一般不重要用户的线路,可停电并通知查线;对于重要用户的线路,可以转移负荷或通知用户做好停电准备后,再切除该线路,进行检修处理。操作人员在查找接地故障时应该注意做好各种安全措施,以保护人身安全。
3小电流接地系统保护原理
小电流接地系统的接地保护主要可分为两种,一种是无选择性的接地保护,一种是有选择性的接地保护。
当小电流接地系统发生单相接地故障时,利用三相对地电压的变化来判断接地的相别和接地的程度,用所属母线电压互感器的辅助绕组开口三角处的电压变化启动电压继电器进行报警,从而告知操作人员进行人工查找,这就是无选择性接地保护。无选择性接地保护适用于支线线比较少的小电流接地系统来说,对于支线较多的系统来说,操作人员工作量比较大,所需时间长,不利于故障迅速准确的排除,此时就应该采用有选择性的接地保护装置直接找出接地故障线路。
有選择性的小电流接地系统接地保护是利用系统发生接地故障时,接地故障线路处电流的特点,从而实现保护功能。零序电流保护便是一种有选择性的接地保护方法。
小电流接地系统发生接地故障时,非故障线路的保护流过的零序电流为该线路本身非故障相的对地电容电流之和,其方向从母线指向线路。而故障线路的保护通过的零序电流为所有非故障线路零序电流之和,其方向是从线路流向母线的。零序电流保护便是利用这一特点实现接地保护的。当小电流接地系统发生接地故障时,故障线路始端零序电流将变大。零序电流保护一般用在有条件安装零序电流互感器的线路上,适用于支线比较多的系统。发生接地故障后,一般发出信号,直接指出故障线路。在有些无人值班的变电站中,发生接地故障后直接跳闸。
4总结
小电流接地系统作为一种应用广泛的电力接地系统,对其进行研究有着重要的意义。本文仅从理论上对小电流系统单相故障的分析方法和处理步骤以及小电流系统的保护原理进行了总结。随着计算机技术的发展,利用电脑软件对小电流系统进行模拟,指导解决实际运行问题的方法还有待进一步研究。
参考文献
[1]谯坤.小电流接地系统单相接地故障的判断和处理[J].电力安全技术,2006,10(8):55-56.
[2]路林旺,辛健,宋二文.小电流接地系统保护原理[J].中国科技信息,2009,22:137-138.
[3]关浩华.配电网消弧线圈接地系统小电流接地保护原理及应用[J].江西电力职业技术学院学报.2009,22(3):5-8.
[4]刘艳秋,刘志梅,李永庆,朱启彦,黄道.小电流接地系统保护接地原理分析[J].煤矿安全.2001,11:27-28,56.
作者简介
崔凯(1984—),山东沂源人,电气工程及其自动化专业工学学士,职称:助理工程师,从事电气技术工作。