中性点不接地系统发生单相接地时判断与分析

中性点不接地系统单相接地时判断与处理

摘要：在中性点不接地系统中单相接地故障是最常见的，约占配电网故障的80%以上。本文主要对中性点不接地系统在发生单相接地时，出现的一些故障现象、表计和信号装置的动作情况加以分析，从而来判断出接地故障是站内接地还是站外接地，是真接地还是假接地，以便于运行人员依据这些信息作出正确的判断，并按照有关事故处理规程的规定，采取相应的措施，迅速地将故障排除。

关键词：小电流接地系统零序电压零序电流绝缘监察真假接地

１.前言：

我国电力系统中性点的运行方式主要有：中性点不接地，中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种，前两种接地系统称为“小电流接地系统”。在小电流接地系统中单相接地故障是最常见的，约占配电网故障的80%以上。同样石化电网35KV系统单相接地故障发生率也是比较高的，从对渣油总降的统计来看，仅2000年一年发生的次数就达十次之多，而且都集中在8-10月份（见下表）。

单相接地时，由于故障电流小，使得故障选线较困难。常规变电所是靠绝缘监视装置发出信号，告知运行人员。然后由运行人员通过接在电压互感器二次相电压中表的量值来判断故障点。由于绝缘监视装置只能判断某一电压等级系统有无接地，而不能指出故障点所在的线路，所以为了找出故障点，必须依次短时断开各条线路开关，确认是非故障线路后再恢复供电。这样，严重影响了供电的可靠性。我们石化电网是按顺序来试拉的，重要的负荷后拉，不重要的负荷先拉，因此有时故障消除的时间就比较长，在这个过程中，可能会引发弧光接地过电压或短路等后果，影响整个装置的安全生产。2001年3月14日11时40分，渣油总降煤渣356进线电缆头因电缆层的绝缘老化，B相电缆头绝缘层被击穿触发单相接地，电弧引起电缆层燃烧，所幸当班值班员发现及时，处理得当，没有引起

重大的后果，而此电缆头在1998年12月8日已发生过接地故障，这总是一种隐患，所以石化电网35KV系统单相接地的问题必须得加以重视。因此当电力线路发生单相接地故障时，变电运行人员及时做出正确判断，并采取相应的措施，及时排除故障，是一个值得研究和重视的问题。

２.单相接地时中性点不接地系统的特点

中性点不接地系统正常运行时，各相对地电压是对称的，中性点对地电压为零，电网中无零序电压。电路图与相量图见图1所示。

由于任意两个导体之间隔以绝缘介质时，就形成电容，所以三相交流电力系统中相与相之间及相与地之间都存在着一定的电容。为了研究问题简化起见，假设如图１所示的三相电压及线路参数都是对称的，而且把地之间的分布电容都用集中电容Ｃ来表示，相间电容对所讨论的问题无影响而予以略去。

系统正常运行时，三相电压U A、U B、U C是对称的,三相的对地电容电流i c0也是平衡的。所以三相的电容电流相量和等于0，没有电流在地中流动。每个相对地电压就等于相电压。

当系统出现单相接地故障时(假设C相接地)。见图2，则C相对地电压为0,而A相对地电压U’A＝U A＋（－U C）＝U AC，而B相相对地电压U’B＝U B＋（－U C）＝U BC。由此可见，C相接地时，不接地的A、B两相对地电压由原来的相电压升高到线电压（即升高到原来对地电压的倍）。

C相接地时，系统接地电流（电容电流）I C应为A、B两相对地电容电流之和。由于一般习惯将从电源到负荷方向取为各相电流的正方向，所以：I C＝－（I CA+ I CB）。由图2b的相量图可知，I C在相位上超前U C90 o，而在量值

上由于I C＝I CA又因I CA＝U’A／X C＝U A／X C＝I C0，因此I C＝3I C0，即一相接地的电容电流为正常运行时每相电容电流的三倍。

由于线路对地电容C很难确定，因此I C0和I C也不能根据电容C来精确计算。一般采用下列经验公式来计算中性点不接地系统的单相接地电容电流：I C ＝Ue(I k+35I L)／350

Ue（为线路额定电压KV）

I k（为同一电压的具有电的联系的架空线路总长度）

I L（为同一电压的具有电的联系的电缆线路总长度）

在不完全接地（即经过一些接触电阻接地）时，故障相对地的电压将大于0而小于相电压，而未接地相对地电压小于线电压，接地电容电流也比较小。

必须指出，当中性点不接地的系统中发生单相接地时，三相用电设备的正常工作并未受到影响，因为线路的线电压无论是相位还是量值均未发生变化，这从图2b的相量图中可以很明显的看出，因此三相用电设备仍照常运行。但是这种线路允许在一相接地的情况下长期运行，因为如果另一相又发生接地故障时就形成两相接地短路，这是很危险的，会产生很大的短路电流，可能损坏线路设备。所以在中性点不接地的系统中，应该装置专门的接地保护或绝缘监察系统，在发生单相接地时，给予报警信号，以提醒值班人员注意及时处理。按我国规程规定：中性点不接地电力系统发生单相接地故障时，允许暂时运行2小时。运行维修人员应争取在两小时以内查出接地故障，予以排除。

3.如何通过绝缘监察装置监视系统运行情况

系统接地监察装置回路图见图3。绝缘监察装置是根据发生单相接地时，各相电压发生明显变化这一特点来实现的。绝缘监察装置由测量和发信两部分组

成。系统正常运行时，电压互感器开口三角绕组两端没有电压或只有很小的不对称电压，它不足以启动电压继电器；V1、V2、V3电压表所指示的相电压也正常。当系统一相金属性接地时(如A相)，则V1电压表指示为零，V2、V3电压表指示为线电压；电压互感器开口三角绕组两端出现100V电压，它启动电压继电器发出接地报警信号。当A相经高电阻或电弧接地时，则V1电压表的指示低于相电压，V2、V3电压表的指示高于相电压，即平常所说的接地相电压降低、非接地相电压升高；电压互感器开口三角绕组两端出现一个不高的电压，当这电压达到电压继电器启动值时，保护才动作发出接地报警信号。

4.假接地的几种现象

导致误发接地信号的情况一般有以下4种：

(1)电压互感器一次熔断件熔断或接触不良。发生此种情况时，"XX母线接地"、"TV回路断线"光字牌亮，故障相的电压降低，非故障相的电压不会升高。

(2)直流两点接地。当1XJJ(2XJJ)继电器静触点至1XJ(2XJ)继电器之间或

1XJ(2XJ)继电器静触点至2GP(3GP)光字牌之间发生接地时，再发生直流系统正极接地的情况(见图4)，则"XX母线接地"、"直流接地"光字牌亮，但此时电压表计所指示的三相电压皆正常。

(3)继电器触点粘连。当1XJJ、2XJJ、1XJ和2XJ继电器触点抖动粘连时(见图4)，"XX母线接地"光字牌亮，此时电压表计所指示的三相电压皆正常。

(4)铁磁谐振。发生铁磁谐振时，系统电压将高达几倍甚至几十倍额定电压，当系统电压严重不平衡、开口三角绕组两端电压达到电压继电器启动值时，保护动作发出接地报警信号。此种情况下，至少有一相的电压顶表，电压互感器出现较高的"哼哼"声。

4.接地故障的处理

以上我们了解了中性点不接地系统在发生单相接地时出现的各种现象，以及假接地的几种现象。总降值班员如何依据表计的指示、信号情况作出正确的判断，将大大的缩短故障处理时间，也尽量避免了由于长时间不能排除故障可能造成的故障扩大化。从以上的分析中我们不难看出，中性点不接地系统发生单相接地时（金属性接地），一定会出现接地相电压为零，另外两相对地电压升高1.732倍接在电压互感器开口三角两端的3V0电压表出现100V的值，过电压继电器动作发信。值班员依据这些现象与假接地加以分析比较，就能作出正确的判断，然后再依据事故处理规程的规定，将故障线路迅速切除，从而保障供电系统的正常运行。

5．结束语

绝缘监察装置是一段母线共用的，只要在该母线上任一连接线路发生接地时，它都要动作，所以绝缘监察装置是无选择性的，要想知道哪一条线路发生接地故障，往往要通过值班员采用短时分合断路器的办法来寻找接地点。我们石化地区电网就是用试拉的办法来确认故障线路的，这一过程可能是长时间的，可能会造成由于另两相电压升高击穿绝缘薄弱点，造成两相短路这样的严重事故。现在随着时代的进步，电气技术的不断发展，随着小电流接地选线技术的不断成熟

和应用，同时也随着电网的不断改善，中性点不接地系统单相接地故障的发生率必将大大减少，供电安全也必将越来越有保障。

参考文献与资料：

1.翁昭华继电保护 200

2.1

2.杨文工厂供电岗位培训教材

3.阮柏友变电运行高级工笔记

感谢阮柏友、郑如春、肖永功、李明强等老师帮助

博凯炼化分公司西区电气

郑健

2005.9.26