小电流接地系统电压异常判断及处理方法

小电流接地系统电压异常判断及处理方法

设备在正常运行时承受着电网的额定电压，由于单相接地、PT熔断器熔断等故障发生，出现电压异常现象。发生单相接地故障时，系统会自动发出接地报警信号，提示运行人员，系统发生接地故障，及时查找接地线路。而PT高压熔断器熔断同样会发出接地信号，若调控员经验不足极易误判断事故性质，处理时扩大事故，造成不必要的损失。本文根据单相接地、电压互感器熔断器熔断导致电压异常、事故报警及事故处理进行了阐述，供运行人员进行交流。

标签：单相接地电压互感器熔断器熔断电压异常

1 电压互感器电压指示原理

电压互感器俗称PT，是根据互感原理制成的一种变换电压的设备，一次线圈并于被测系统的电路之中，一次电压为电网运行电压，不受互感器二次负荷的影响，互感器相当于一个负边开路的变压器，当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器的作用是对一次电压进行变换，提供仪表或继电器的所需电压，没有它我们的计量就无法进行，一些与电压有关的保护也不能正常运行。35kV变电站可只在10kV母线上安装PT，下面以三相五柱式PT为例说明PT电压的指示。

三相五柱式PT在6-10kV電压级中使用最广泛，它有五个铁心柱，两个边柱为零序磁通的通路。它有两组副线圈，基本副线圈连接成星形，供测量仪表和保护继电器用，辅助副线圈接成开口三角形，供接地保护用。

接于电压互感器二次侧的电压表反映系统的电压情况，正常时三相电压平衡，为100V。当系统发生单相接地故障、母线PT熔断器熔断时电压随即发生变化。就以上几种故障时电压的变化情况进行一下说明。

2 单相接地故障

2.1 单相接地故障的危害及电压上升的原因：小电流接地系统最常见的事故就是单相接地故障。系统发生单相接地故障时，由于非故障相对地电压升高（全接地时升至线电压值），系统中的绝缘薄弱点可能击穿，造成短路故障。故障点产生电弧，会烧坏设备并可能发展成相间短路故障；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，其值可达相电压的2.5～3倍，对系统绝缘危害很大，运行人员要及时的处理，防止事故扩大。发生单相接地故障时，变电站绝缘监察装置的警铃会立即响起，且“XX母线接地”光字牌亮。此时电压表的指数随之发生变化：在金属性接地时，故障相相电压降低为零，另两相电压上升为线电压，但线电压不大会发生变化。下面以C相接地来说明一下相电压及线电压的变化（UA1，UB1、UC1为接地后相电压）。

当C相接地时，三相的电源电压仍保持不变，C相接地后对地电压变为零（即UC1=0），中性点对地电压变为相电压，且与接地相相电压相位相反（即UN=-UC）。非故障相A相和B相的对地电压分别为：UA1，UB1

UA1=UA+UN=UA-UC

UB1=UB+UN=UB-UC 其向量关系如下图。

UA1和UB1升高到相电压的1.732倍，即等于线电压。这时A、B两相之间的电压仍为线电压，即三个线电压大小和相位没变，仍可继续运行一段时间。同时相对地电压升高了1.732倍，但对电力系统以及各种电气设备无多大危险，因为这种系统的各种电气设备的绝缘是按线电压设计的，但不允许长时间持续运行。根据河北电网规定，线路带接地运行不得超过1小时，若一相接地运行时间过长，有酿成两相短路的可能，造成跳闸，扩大了事故，所以要及时查找和消除故障。

2.2 单相接地故障的处理方法：在中性点不接地系统中发生单相接地时，在同一电压等级的变电站母线上，都将出现零序电压。绝缘监察装置的报警只能反映有接地异常发生，并不能反映接地的设备，需要调度员进行查找。

保定地区县公司所辖电网以农网为主，单相接地现象多发生在线路，且多在恶劣天气时发生。查找时可按查找接地的原则进行分别拉路寻找。对于双母线或有母联的母线，应分割电网先拉开母联开关或母线分段开关，缩小查找范围，然后再依次断开10kV线路开关，如断开某路开关接地信号消失，绝缘监察电压指示恢复正常，即表明所停线路有接地，可安排消除。若采用出线全部断开进行查找，就是切除所有出线的对地电容电流，这样会造成电容电流的大幅度降低，致使残余电流过大，消弧线圈失去作用，从而在接地点产生间歇性弧光放电，产生过电压，威胁设备绝缘，切不可采用。

3 母线PT熔断器熔断

3.1 PT熔断器熔断的危害及事故现象：变电站经常

出现电压互感器熔断器熔断的现象，这不仅影响了电能表的准确计量，还容易造成保护装置和电网安全自动装置的误动作，影响电网安全、稳定运行。

母线PT熔断器熔断分高压熔断器熔断和低压熔断器熔断两种情况。低压熔断器熔断时，正常相二次电压不变，熔断相有很小的电压。实际运行中电压互感器二次有负载，二次电压可通过连接的电压表或电能表以及继电器的线电压线圈构成回路，所以熔断相有很小的电压，电压表可能有一很小指示值，各电压表计的指示与二次回路中连接的负载有关。两正常相间线电压不变，与熔断相有关的线电压降低。小于正常相间的线电压值。处理时更换同等容量的保险即可。事故现象简单，很容易进行准确判断，在这里就不作为重点进行讨论了。

高压熔断器熔断：因电压互感器一次侧的磁路是互通的，熔断相二次侧仍能感应出一定的电压，但该电压大大降低，其他两相电压也相应略有降低，与熔断相有关的线电压降低。由于电压互感器辅助线圈感应出不平衡电压（与接地时感应到的不平衡电压相同），所以发生高压熔断器熔断时会发出接地报警信号，此时调控员不要盲目的进行接地线路的查找，先根据保护动作及系统电压情况判断事故性质。

单相接地和电压互感器一次熔断器熔断都会发出接地信号，但单相接地时（设金属性接地）故障相电压降为0，非故障相电压升高为相电压的1.732倍。母线PT高压熔断器熔断时，此时熔断相电压为0，根据电压互感器的工作原理，熔断相的二次就不能感应出电压，故二次电压亦为0。由于其余高压熔断器未熔断，它们感应出的二次电压是正常的，此时电压互感器辅助副线圈中三相电压不平衡，出现零序电压，绝缘监察装置动作，发出接地的报警信号。为了准确判断接地报警是否正确，运行人员根据事故现象进行综合判断。判断时首先查看电压互感器的各相电压指示情况，用电压切换开关切换，仔细查看三相电压及线电压的变化，当一次侧保险熔断时，熔断相的电压为接近于零，其他两相正常，根据以上这些事故现象，即可判断为电压互感器高压熔断器熔断。

3.2 PT熔断器熔断的处理。当电压互感器（PT）高压熔断器熔断时，首先应将故障电压互感器与系统断开。在拉开电压互感器刀闸之前先将二次负荷进行切换。切换时需注意，对于分段母线，应先合上分段开关后再将二次负荷转嫁后一次开关为并列，电压互感器二次不能并列。拉开电压互感器（PT）的隔离开关，详细检查其外部有无故障现象，同时检查保险。若无故障征象，更换同规格、容量的保险后再投入。切不可擅自加大保险容量。如果电压互感器熔断器频繁发生熔断器熔断的现象，则需进一步查找故障原因。

4 结束语

在小电流接地系统中，电压互感器一次熔断器熔断和单相接地故障都是二次产生不平衡电压引发报警，电压互感器一次熔断器熔断发出接地报警的主要是因为一次熔断器熔断，熔断相没有了电压，二次感应不到电压，开口三角产生零序电压，低电继电器动作接通报警回路。发生单相接地故障时接地相电压降为0（假设金属性接地），电压互感器二次辅助线圈三相电压不平衡，同样引起低压继电器闭合接通报警回路。两者的主要区别在于接地时相电压上升到线电压，熔断器熔断时相电压基本没有什么变化，调控员在处理此类事故时应结合电压和继电保护情况进行综合判断，避免误断事故性质，扩大事故。

参考文献：

[1]刘维钟，黄纯华，刘宝坤，张大森.中小型变电站电气设备的原理与运行[M].科学出版社.

[2]李坚.电网运行及调度技术问答[M].中国电力出版社.