一起非有效接地电网故障的分析

摘要：本文对一起小电流系统线路非有效接地故障的情况进行介绍，事故发生时线路重合成功并伴随接地信号发出，但系统电压显示与单相接地时电压分布特征差异较大，造成故障分析判断困难。通过对该事故分析总结，给类似事件处理提供一定的启示和参考。

关键词：小电流系统；非有效接地；三相不平衡度；电压异常

0 前言

随着城市架空线入地工程的推进，电缆广泛运用于配电系统中，变电站10kV母线单相接地电容电流也日趋增大。对于中性点经消弧线圈补偿系统，发生单相接地后可连续运行一段时间，调度规程一般规定两小时，调度员在这段时间找出故障点并进行隔离，是最常见的案例。虽然单相接地信号动作，可原因并不是由单相接地引起的。

1 事件概况

某日10：17，110kV B1站10kV II段母线单相接地，三相电压显示分别为A相5.64kV，B相8.25kV，C相4.69kV。

10：25 现场检查正常，选线装置反映X1线。

10：28 试揿X1线开关重合闸时接地信号有短时恢复，通知抢修班巡线。

11：32 配网巡线汇报：线路未找到故障

11：47 B1站合上10kV K1开关后，电压恢复正常。

11：52 B1站拉开10kV K1开关后，II段母线电压仍为不平衡电压。

11：58 B1站试掀X2线开关重合闸时接地信号有短时恢复。

12：05 拉开10kV II段接地变K2开关，电压恢复正常。

次日，10：10 B1站10kV II段接地变及消弧线圈经检查正常。

10：22 将10kV II段接地变及消弧线圈改为运行，三相电压显示分别为A相5.68kV、B相8.13 kV、C相5.05kV。

10：31 拉开10kV II段接地变K2开关，电压恢复正常。

10：46 将消弧线圈档位手动调整后合上K2开关，送出后电压正常。11：40 B1站II段母线接地信号再次动作，A相5.62kV，B相8.77kV，C相4.64kV 。

11：45 拉开10kV II段接地变K2开关，电压恢复正常。

13：45经检修，B1站10kV II接地变三相由2、3、3档调整为3、3、3平衡档。10kV II接地变K2开关送电后正常。

2事件分析

（1）推理分析：该处理分为三个阶段，一是查找故障范围阶段，二是验证阶段，三是检修阶段。

第一阶段调度接到汇报，接地信号动作，选线装置有反映，通过表面现象来看，是接地故障。X1线巡线未找到故障，调度员对是否接地产生了怀疑。仔细分析，其电压一相升高，但未至线电压，一相不变，另一相略有降低，并不是真实接地现象。尽管试揿线路有效，但是任意挑另外一条线路试揿也有效。当合上变电所10kV K1开关后，系统参数变化，电压也恢复了正常。

第二阶段继续改变参数，即调整消弧线圈档位后再启用，开始电压正常，但过一段时间电压仍不平衡。到此阶段证实只要改变系统参数，接地信号就会消失。此时立即隔离接地变及消弧线圈。

第三阶段对接地变和消弧线圈进行检修，发现接地变三相档位原为2，3，3不平衡档，调至3，3，3平衡档后，接入系统运行正常。

（2）B1站的接地变一次绕组采用Z型连结（见图1），每相由两个串联分绕组组成，保证每个磁心上一、二次绕组零序互磁通为零，接地变压器为主变10kV侧采用三角形接线的系统安装消弧线圈提供一个人为的中性点。接地变压器兼作所用变，其二次输出可以供动力、照明混合负荷。

理论分析：接地变原理简析

由于接地变压器是人为制造一个中性点，用来连接接地电阻。当系统发生接地故障时，对正序、负序电流呈高阻抗，对零序电流呈低阻抗，使接地保护可靠动作。

系统不平衡电压是消弧线圈自动调谐装置计算脱谐度的主要参数，当系统不平衡电压过低时，自动调谐装置将无法计算出系统电容电流，因此必须将接地变压器一次三相分头调至不同档级，使中性点有一合适电压。

（3）消弧线圈原理简析

为降低单相接地的电容电流，消弧线圈广泛应用于目前的配网系统。使经消弧线圈流入接地弧道的电感性电流抵消经健全相流入该处的电容性电流，减小了接地电流。

B1站有载调节消弧线圈由上海思源电气有限公司生产，型号为XHDC-600/10.5，调节范围20～100A，与中性点零序PT、零序CT、阻尼电阻R、短接装置、隔离开关、自动调谐装置构成消弧线圈自动调节系统。

中性点零序PT、零序CT用以测量中性点残流、残压，同时给自动调谐装置启动短接阻尼电阻提供判别依据。阻尼电阻R正常串联在消弧线圈回路，有效地抑制可能出现的谐振现象。在系统发生单相接地时，由短接装置自动退出消弧线圈回路。

（4）不平衡电压放大原因

电网正常运行时，可以等效为电感和电容串联的回路，当脱谐度偏小时，中性点电压可能偏移。增加阻尼电阻后，限制了中性点电压。但系统中A、B、C各相对地电容不对称，会使中性点不平衡电压增大。

因三相不平衡度较高，当不对称电压升高至设定值时，由于消弧线圈系统中性点电压被放大到一定倍数，导致三相对地电压严重不平衡，从而使消弧线圈误动，阻尼电阻被短接，产生串联谐振过电压。如下图所示：

如图3，系统三相不平衡度：

不对称电压：

式中C1、C2、C3分别为系统A、B、C三相对地等效电容，Uph为系统标称相电压。中性点位移电压为：

所以当XL远大于XC时， 。

3事件启示及改进措施

该案例为串联谐振故障，虽然母线电压等信息变化较为明显，现场母线接地信号动作，但并非真实接地。现场线路经检查也没有发现问题，经处理操作、调整运行方式再送电即恢复正常。从整个过程来看，B1站地区经过城网改造后，系统三相负荷已有明显的变化，原有的设置已不能满足正常运行的需要，所以接地变档位调整后，改变了各相参數，使系统各相参数较为平衡。

随着社会经济的发展日趋庞大，为提高供电可靠性，本地区城区重要用户线路一般都设有两到三个联络点，当配电设备因检修调整方式，或架空线改造为电缆后，系统电容电流变化明显，消弧线圈在系统接地时，保证连续运行发挥了重要作用。对调控人员正确判断故障，隔离故障提出了新的要求。多积累非有效接地故障数据，有利于对这些非有效接地故障的分析。

作者简介：

范慧荣（1971-），女，江苏徐州，本科，助理工程师、技师。从事于多年变电运行及电网监控工作。