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小电流接地系统单相接地故障分析和处理

信息来源:gkong.biz  时间:2010-01-27  浏览次数:181

  [摘要]本文对电力系统(厂、站)小电流接地系统的两种形式,即中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的应用范围及特点作了介绍,针对小电流接地系统的单相接地故障的危害性,具体分析了真假接地几种类型的特征的判断方法,提出能有效准确判断、及时查找处理单相接地故障的方法及注意事项。
  [关键词]小电流接地系统 单相接地 分析 处理
  Abstract: This article on the power system (plant, station) small current grounding system in two forms, namely, neutral grounding system and neutral grounding via arc-suppression coil system and the characteristics of the scope of application was introduced for small current grounding system single-phase ground fault of the harmfulness of a specific analysis of the true characteristics of several types of ground to determine the methods to accurately determine the effective and timely to find single-phase ground fault handling methods and precautions.
  前言
  在我国电力系统中普遍采用的中性点运行方式有:中性点直接接地,中性点不接地,中性点经消弧线圈接地等三种。由于中性点直接接地方式,发生单相接地时的短路电流较大称为大电流接地系统;而中性点不接地和中性点经消弧线圈接地方式,(中性点经高电阻接地的方式不在本文论述)当发生相接地时,其短路电流的数值较小,而称为小电流接地系统,广泛应用在3~35KV电力系统。
  在这种系统发生单相接地故障故障时,故障电流小,而且三相线电压仍对称,对线路负载供电暂无影响,还可运行1-2小时,但此时另外两相对地电压升高 倍长时间不能排除故障线路负载,将会危及配电网安全运行,甚至发展成事故,而且长期以来不接地系统,发生单相接地只发“某千伏母线接地”或“消弧线圈动作”信号,而不能具体指出哪条支路故障。因此,电气专业技术人员一定要熟悉该接地故障的处理方法,判明系统真假接地的情况,在发生单相接地故障时能够准确及时切除故障线路。
  一、小电流接地系统的适用范围及特点
  (一)中性点不接地系统
  (1)适用范围
  3~10KV电力网,单相接地电容电流Ic<30A;125MW及以下发电厂厂用母线段系统,单相接地电容电流Ic<5A;35KV电力网,单相接地电流电容Ic<10A等。
  (2)特点
  ①单相接地故障电流Ic<10A,故障点电弧可以自熄,熄弧后故障点绝缘可自行恢复。
  ②运行可靠性高。这种系统发生单相接地时,一般情况不能构成短路回路,接地相电流不大,电力网线电压的大小和相位关系仍维持不变,可带故障运行一段时间(t≤2h),保证了供电连续性。
  ③对邻近通信系统干扰小。
  ④单相接地故障时,非接地相对电压升为相电压的 倍,该系统的相对地的绝缘水平是按线电压设计的。
  (二)中性点经消弧线圈接地
  (1)适用范围
  适用于3~10KV单相接地故障电容电流Ic >30A,瞬间性单相接地故障较多且Ic >10A的架空线路为主的配电网;发电厂高压厂用段对地电容电流Ic >10A;35KV电力网单相接地故障电容电流Ic >10A等情况。
  (2)特点
  ①利用消弧线圈的感性电流补偿接地点流过的电网容性电流,使故障电流小于10A,减缓接地点故障恢复电压上升速度,电弧可以自熄,熄弧后故障点绝缘可自行恢复。
  ②减少系统间歇式电弧接地产生过电压的概率。
  ③可消除因雷击等原因引起瞬时性接地故障,减少绝缘子热破坏和电弧扩散引起相间短路的概率,系统可带故障运行一段时间(t≤2h),提高配电网供电的可靠性。
  ④降低了接地工频电流(即残流)和地电位,减少了跨步电压和接地电位差,减少了对低压设备的反击以及对信息系统的干扰。
  ⑤与中性能点不接地系统一样,发生单相接地时,健全相对地电压升高 倍,中性点电压为相电压,其绝缘设计与中性点不接地系统完全相同。
  二、单相接地故障对系统的危害
  小电流接地系统发生单相接地时,按《电气运行规程》中规定,该接地运行不应超过两小时,但若长期不能查找到并排除故障点,将会对电气设备及系统的安全构成危害,继而引发事故。
  (一)由于非故障相对地电压升高,当完全接地时升至线电压,系统中的绝缘薄弱点可能被击穿,发展成相间短路,使事故扩大。
  (二)可能使电压互感器铁芯严重饱和,导致电压互感器严重过负荷而烧毁。
  (三)若故障点产生间歇性电弧时,在一定条件下产生串联谐振过电压,其值可达到相电压的2.5~3倍,危及变配电设备的绝缘,进而损坏设备,破坏系统安全运行。
  (四)对二次回路及保护自动装置的影响。由于一相接地致使其他两相电压升为线电压,有时会使电压互感器一次熔断器发生熔断,从而使二次保护或自动装置发生误判断,认为一次系统失压,而误启动快切装置。
  (五)在单相接地的故障点20m以内,会造成人员跨步电压触电,严重时危及人的生命。
  三、单相接地现象分析与判断
  (一)真实接地的情况
  (1)金属性永久接地
  如果某一相发生金属性永久接地,则绝缘监察电压表指示该相电压为零,非故障相的电压升高至线电压,此时电压互感器二次开口三角形绕组出现100V零序电压,则绝缘监察电压继电器动作,发出接地信号。
  (2)非金属不完全接地
  当某一相发生非金属不完全接地时,即通过高电阻或非金属接地,此时系统中性点电位发生偏移,则绝缘监察电压表指示该相电压很低,但不为零。非故障相的电压升高,显示值介于相电压与线电压之间,此时,电压互感器二次开口三角形绕组零序电压达到整定值,发出接地信号。
  (3)稳定性电弧接地
  如某一相发生稳定性电弧接地,则该相电压降低,非故障相的电压升高至线电压。此时电压互感器二次开口三角形绕组出现100V零序电压,则绝缘监察电压继电器动作,发出接地信号。
  (二)虚假接地的情况
  (1)电压互感器高压侧一相断线或一次熔断件熔断而发出接地信号
  此时故障相电压降低,但指示不为零,非故障相仍为相电压。电压互感器二次开口三角形绕组会出现35V左右电压值,使绝缘监察电压继电器动作,发出接地信号。
  处理电压互感器高压侧断线故障或更换一次熔断器可恢复正常。
  (2)空载母线发生虚假接地
  当用变压器对空载母线充电时可能激发铁磁谐振过电压或由于进线开关三相合闸不同期,三相对地电容不平衡,使中性点位移,三相电压不平衡,发出接地信号。
  这种情况只在操作时发生,检查母线及连接设备无异常后,投入一条线路或一台变压器,即可消失。
  (3)串联谐振引发接地信号
  由于在中性点不接地系统中,为了监视三相对地电压在发电厂,变电所母线上常接的

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