中性点不接地系统的单相接地故障特征

第一章

对继电保护的基本要求: 可靠性、选择性、速动性、灵敏性。

可靠性包括安全性和信赖性, 是对继电保护性能的最根本的要求。所谓安全性, 是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作, 即不发生误动作。所谓信赖性, 是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作, 即不发生拒绝动作。

选择性是指保护装置动作时, 在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开, 最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。

速动性是指尽可能快地切除故障, 以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间, 降低设备的损坏程度, 提高电力系统并列运行的稳定性。

灵敏性是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。

第二章

过电流继电器的动作电流、返回电流、返回系数:

动作电流: 能使继电器动作的最小电流称为动作电流Iop。

返回电流: 能使继电器返回原位的最大电流称为继电器的返回电流Ire。

返回系数：返回系数是返回电流与动作电流的比值, 即

opreIIreK

系统最大运行方式和最小运行方式:

1. 最大运行方式: 对继电保护而言, 在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大, 称为系统最大运行方式, 对应的系统等值阻抗最小, Zs＝Zs.min；

2. 最小运行方式：对继电保护而言, 在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小, 称为系统最小运行方式, 对应的系统等值阻抗最小, Zs＝Zs.max。

3. 电流速断、限时电流速断和定时限过电流保护的整定计算（包括动作电流、动作时限、灵敏度校验）:

三段式电流保护如何保证选择性:

电流速断（Ⅰ断）: 依靠整定值保证选择性；

4. 限时电流速断（Ⅱ断）: 依靠动作时限和动作值共同保证选择性；

5. 定时限过电流保护（Ⅲ断）: 依靠动作电流、动作时限、灵敏系数三者相配合保证选择性。

6. 相间电流保护的接线方式和各种接线方式的应用场合:

辫疆　诧　中性点不接地系统故障分析　刘连凯　首钢京唐钢铁联合有限责任公司河北唐山０６３２００　【摘　要】本文简单介绍了电力系统中的中性点不直接接地系统，首　钢京唐公司２＃ｌ１０ｋＶ变电站一ＬＦ炉３５ｋＶ￣．统的故障分析了不接地系统的短　路故障情况，并提出简单判断中性点不接地系统的故障判断依据。　【关键词ｌ中性点不接地系统；单相接地故障；零序电压　１，前言　中性点不直接接地系统，它包括中性点不接地系统、中性点经消弧　线圈接地系统。当发生单相接地故障时，由于不能构成低阻抗短路回路，　接地短路电流很小，因此这种系统称为小电流接地系统。从长期的运行　经验讲，单相接地故障是配电网中出现频率最高的故障形式，而且一般　这类故障会自行消除，所以采用这种接地方式可以提高供电的可靠性。　２　背景　首钢京唐公司２＃ｌ１０ｋＶ变电站一ＬＦ炉供电系统就属于中性点不　接地系统，当这种接地系统出现电压不平衡的情况，如果变电运行人员　对这方面的认识不足，往往会因为未能及时处理而影响到安全、可靠供　电。在变电站出现电压不平衡的状态，主要原因有两个，一是电压互感　器熔断器熔断，一是单相短路接地故障。　故障情况电压特性分析：　１）电压互感器熔断器熔断　单相高压熔断器熔断，由于电压互感器有一定的感应电压，所以故　障相电压降低，但并不为零，非故障相电压正常，向量角度为１２０。，同时　由于高压熔断器熔断，使得一次侧电压不平衡，造成开ＩＺｌ三角形有电压，　即有零序电压出现。如，ｃ相高压熔断器熔断，零序电压３Ｕ０等于相电　压。　两相高压熔断器熔断，同样由于电压互感器有一定的感应电压，所　以故障相电压降低，但并不为零，非故障相电压正常，同时一次侧电压　不平衡，开口三角形也有电压。如，Ａ、Ｃ两相高压熔断器熔断，零序电压　３Ｕ０等于相电压。　２）单相接地故障　在实际的小电流接地系统运行中，单相接地故障占到总故障的７Ｏ　％左右，而单纯的金属性完全接地故障是很少的，更多的是不完全接地　故障。　当系统发生单相接地故障时（假设Ｃ相接地），则Ｃ相的对地　电压为０，而Ａ相对地电压Ｕ　＝ｕＡ＋（一ｕ　）＝ｕ　，而Ｂ相对地电压　Ｕ　＝Ｕｅ＋（一Ｕ　）＝Ｕ　。。由此可以见，Ｃ相接地时，不接地Ａ、Ｂ两相对　地电压由原来的相电压升高为线电压（即升高到原来的对地电压的￣／３　倍）。　３　事故分析　２０１２年２ｊｑ１５日，首钢京唐公司２＃１１０ｋＶ变电站主控室后台报出　“４＃主变零序过压报警”。值班人员检查发现变电站３５ｋＶ系统Ａ相电　压过低。相关工作人员接调度电话赶赴现场检查发现，３５ｋＶＰＴ￣电压　表显示Ａ相电压为０，Ｂ、Ｃ相电压均为３５ｋＶ，３１２柜、３０１柜带电显示器Ａ　相为无压指示，Ｂ、ｃ相为有压指示，变电站后台及４＃主变低后备保护　装置显示“４＃主变零序过压报警”。申请停电检查。在停电操作准备过　程中，炼钢ＬＦ炉主电室某开关跳闸，故障消失，系统恢复正常。　数据分析　根据该变电站ＬＥ炉３５ｋＶ系统故障波形显示，２月１５日ｌ时３７分０８秒　４５２．１７０毫秒３５ｋＶ系统电压Ａ相瞬态降至８．８ｋＶ同时Ｂ、ｃ相分别抬升至　３Ｏ．２ｋＶ、３６ｋ　经历７０３．２ｍｓ暂态过程，３５ｋＶ系统电压Ａ相继续降低并　维持在ｌｋＶ左右，此时Ｂ、ｃ相电压稳定在３５ｋＶ左右，并伴用３５ｋＶ左右的　零序电压。　以上故障暂稳态过程持续约ｌＩＪ，时５４分钟，至３时３１分Ｏ７秒８６３．０４９　毫秒，３５ｋＶ系统电压Ｂ相瞬态降至约０．７ｋＶ，与Ａ相电压相近，Ｃ相电压　略降至３３ｋｖａ同时，炼钢ＬＥ线路３１２间隔电流Ａ、Ｂ相由１２０Ａ左右突增至　约７ｋＡ（相位差为１８０度），Ｃ相电流略有增加。故障电流持续约７０ｍｓ后　消失。同时，３５ｋＶ系统电压恢复正常，三相电压均在２２ｋＶ左右。　该变电站３５ｋＶ系统为中性点不接地系统，在此系统下运行的线　路出现单相接地故障时，故障线路相电压接近０（越接近故障点电位越　低），非故障相电压因中性点电位偏移而抬高１．７３２倍。而且由于没有零　序通路，接地故障电流仅为系统电容电流，在有负荷的情况下可忽略不　记。由于三相电压不平衡，在开口三角绕组感应产生３Ｕ０零序电压。　根据炼钢ＬＦ炉故障波显示，并结合３５ｋＶ中性点不接地系统特点分　析，该故障具有典型的中性点不接地系统下的运行线路单相（ＡＮ）接　地特征。　综合上述，可以得出如下理论分析判断：　２月１５日ｌ时３７分０８秒４５２．１７０毫秒ＬＦ炉３５ｋＶ系统某处Ａ相绝缘水平　严重降低。经过７０３．２ｍｓ暂态过程，该处Ａ相绝缘几乎完全破坏。此单　相接地故障状态持续约ｌｉｂ时５４分钟，至３时３１分０７秒８６３．０４９毫秒，故　障发展为ＡＢ相间短路，炼钢ＬＦ炉主电室速断保护动作跳闸，切除该故　障点，系统恢复正常。　调查核实　现场工作人员通过对设备、线路的全面检查，发现ＬＦ炉ＳＶＣ室一电　缆头存在明显的放电击穿现象。故障现场特征与故障诊断基本吻合。　结论　１、３５ｋＶ系统单相接地故障　当出现单相接地时，如果是金属性接地，其中一相与大地同电位，　电压为零，其他两相电压数值上升为线电压，则电压为零的相为故障　相，如果是非金属性接地，一相电压降低但不为零，其他两相升高但不相　等，其中一相略高于线电压，则电压降低相为接地相。　由于不接地系统的特殊性，单相接地故障情况下，不会产生大的短　路电流，短时间内不会对电气设备造成危害，但是此时大地和短路相是　等电位，变电站人员在检查过程中如果发现３５ｋＶ系统电压出现严重不　平衡，且有零序过电压报警信息出现时，并迅速组织停电、检查事宜。检　查过程中严禁触及设备外壳，如果进入开关室须小步慢行，避免跨步电　压对人身造成危害。　２、３５ｋＶ系统ＰＴ一次保险熔断故障　当出现电压互感器单相高压熔断器熔断，故障相电压降低，但不为　零，非故障相电压正常，有零序电压。当出现电压互感器单相低压熔断　器熔断，一次侧电压正常，与高压熔断器熔断不同在于一次三相电压仍　平衡，没有零序电压，其他现象则相同。发生此类故障时，因为非故障相　的合成磁动势通过闭合磁路在故障相绕组感应出一定的电压，所以其　电压并不为零而其余两相为正常电压。同时由于断相造成三相电压不平　衡，故开口三角形处也会产生一定的不平衡电压，即零序电压。　参考文献　［１］王岩鹏，赵丽萍．中性点不接地系统电压不平衡的几种现象分析．华　北电力技术，２００９年第０　期　【２］穆大庆，尹项根，甘正宁冲性点不接地系统中单相接地保护的新原理　探讨［Ｊ】．（自然科学版），２００５年０１期　作者简介：刘连凯（１９８５．５一　）：男，汉族，河北省衡水市人，大学本　科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，助理工程师，主要从事电气设备　运行方面工作。

。ｔａｎｑ—ｇ。ｎｇｃｎｅｎｇ　ｙｕ　ｚｔｄ。ｎｇｎｕａ：皇王三堡量皇垫　耋　

浅析中性点不接地系统单相接地的判断和处理　

张利刚　

（国网浙江东阳市供电公司，浙江金华３２２１００）　

摘要：分析了单相接地的危害，介绍了中性点不接地系统发生单相接地的类型和现象，阐述了各种接地方式的分析、判断和处理　

方法。　关键词：不接地系统；单相接地；危害；判断；处理　

０引言　

电力系统按中性点的接地方式可分为大电流接地系统和　

小电流接地系统。目前我市电网是以２２０　ｋＶ变电所为电源　

点，以Ｉ１０　ｋＶ、３５　ｋＶ输电线为骨架，以１Ｏ　ｋＶ配电线为网络的　网架结构。由于发展的不平衡和山区的相对落后，３５　ｋＶ变电　

站还比较多，都采用中性点不接地的运行方式，本文对该运行　

方式下发生单相接地时的现象、分析判断和处理进行了初探。　

１单相接地的危害　

在小电流接地系统中，单相接地是最为常见的临时性故　

障，发生后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，　

线电压大小和相位不变。该接地系统的最大优点是：绝缘等级　

按线电压设计，发生单相接地故障后允许短时间运行而不立即　切除故障，不用影响对用户的连续供电。但若长期运行，可能　

引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，　降低供电可靠性；还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；再者，弧光接地还会引起全系统　

过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。综上考虑，电力系　

统规定小电流接地系统发生单相接地时，允许系统继续运　行１～２　ｈ。　

２单相接地的类型和现象　

根据接地性质的不同，单相接地可分为金属性接地、非金　属性接地、网络中分支线高压熔丝熔断一相（高压一相开路）、　铁磁谐振。发生单相接地时的共同现象：语音告警，发出告警　

信息；故障相电压降低，非故障相电压升高。　（１）金属性接地：故障相电压为０或接近于０，非故障相电　

压上升为线电压或接近于线电压。中性点不接地系统各电压　

10kV线路接地故障及处理

线路一相的一点对地绝缘性能丧失，该相电流经过由此点流入大地，这就叫单相接地。

农村10kV电网接地故障约占70%。

单相接地是电气故障中出现最多的故障，它的危害主要在于使三相平衡系统受到破坏，非故障相的电压升高到原来的√3倍，很可能会引起非故障相绝缘的破坏。

10kV系统为中性点不接地系统。

（一）线路接地状态分析

1、一相对地电压接近零值，另两相对地电压升高√3倍，这是金属性接地

（1）若在雷雨季节发生，可能绝缘子被雷击穿，或导线被击断，电源侧落在比较潮湿的地面上引起的；

（2）若在大风天气此类接地，可能是金属物被风刮到高压带电体上。或变压器、避雷器、开关等引线刮断形成接地。

（3）如果在良好的天气发生，可能是外力破坏，扔金属物、车撞断电杆等。或高压电缆击穿等。

2、一相对地电压降低，但不是零值，另两相对地电压升高，但没升高到√3倍，这属于非金属性接地

（1）若在雷雨季节发生，可能导线被击断，电源侧落在不太潮湿的地面上引起的，也可能树枝搭在导线上与横担之间形成接地。

（2）变压器高压绕组烧断后碰到外壳上或内层严重烧损主绝缘击穿而接地。

（3）绝缘子绝缘电阻下降。

（4）观察设备绝缘子有无破损，有无闪络放电现象，是否有外力破坏等因素 3、一相对地电压升高，另两相对地电压降低，这是非金属接地和高压断相的特征

（1）高压断线，负荷侧导线落在潮湿的地面上，没断线两相通过负载与接地导线相连构成非金属型接地。故而对地电压降低，断线相对地电压反而升高。

（2）高压断线未落地或落在导电性能不好的物体上，或线路上熔断器熔断一相，被断开地线路又较长，造成三相对地电容电流不平衡，促使二相对地电压也不平衡，断线相对地电容电流变小，对地电压相对升高，其他两相相对较低。

（3）配电变压器烧损相绕组碰壳接地，高压熔丝又发生熔断，其他两相又通过绕租接地，所以，烧损相对地电压升高，另两相降低。

4、三相对地电压数值不断变化，最后达到一稳定值或一相降低另两相升高，或一相升高另两相降低