２０１０年第１期 （总第ｉ３６期） ｒＩｌ闻高新技术企业 Ｃｈｉｎａ Ｈｉ．．１＿ｅｃｈ Ｅｎｌｅｍｒｉｓ Ｎｏ．１．２０１０ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１ ３６） 非有效接地故障现象分析 顾承阳 （南京供电公司，江苏南京２１００３６） 摘要：电网运行中，ｌＯｋＶ系统发生接地故障时，有一类故障现象比较特殊，与单相接地故障现象类似，但却不是接地故 障，而是由铁磁谐振引起过电压，导致母线电压不正常。文章论述了非有效接地故障特征及其产生原因、非有效接地故 障典型案例分析，在处理此类故障时应迅速做出正确判断，提高故障处理速度以达到提高供电可靠性的目标。 关键词：接地故障；过电压；铁磁谐振；供电可靠率；故障排除 中图分类号：ＴＭ４５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１０）０１－０１９３—０２ 电力系统运行ｒＩｌ发生的接地故障，分为单相接地故障和多 次。对这些单相接地故障归类，剔除正常接地故障发现，２００５年 相接地故障。这些故障发生时，母线电压等信息量变化通常较 １月至１ １月非有效接地故障共发生２６次，在全年单相接地故障 为明显且很典型。但是在实际处理故障的过程ｒ｛１，发现有一类 『Ｉ】约占９％，且集小在部分变电站，女¨马台街变电站、秦虹变电 故障母线电压变化比较特殊，现场会出发 线接地信号，但并 站、太平门变电站。 不是“接地故障”，且现场线路检查通常没有问题，经处理操作 另统计，２００５年１２月份发生单相接地故障１８次，其ｒＩ，－ＩＩｚ有 再送电即恢复正常。为区分和方便研究，本文ｒｌ一称之为非有效 效接地故障６次。总观２００５年全年，共发生非有效接地故障３２ 接地故障。通过对非有效接地故障现象的分析，有助于调度员 次，占全年单相接地故障的１０％。在处理此类故障时迅速作山判断，对减少停电、提高电网供电 可靠率有一定帮助。 一二、非有效接地故障特征及产生原因 通过各项数据比较，把非有效接地故障发生时的现象分为 两大类： 、非有效接地故障统计 从配网自动化系统『Ｉｌ查阅２００５年１月至ｌ１月ｌＯｋＶ线路接地 第一类：这些故障发牛时 线发接地信号；母线上反映的 一般为一相略低于正常电 故障统计数据，截至１ １月，全年发生线路单相接地故障约３００ 三相电压变化与单相接地故障相似，设计和制作时要留心，设计时一截天沟两端断面要有高低之 的，或者是用热喷涂硬塑料来覆盖钢天沟从而完成所需工艺。 分，钢板裁剪是要依坡度下料，制作时高截面与高截面焊接，低 截面与低截而焊接，就可以做成通长的有坡度的内天沟： 总之，天沟是否找坡度，要依当地的气候条件，在南方多雨 地带，不能因找坡困难而拒绝天沟找坡，结合施工规范，依据工 程最大的实际制定适宜方案，才能做到尽善尽美。 （六）钢天沟在设计方面的改进 三、结语 综上所述，在钢结构屋而维护系统中，要使天沟发挥其应 有的使用功能，发挥良好的装饰效果，应遵循以下原则： １．设计的合理性。设计要合乎规范，依地方环境，屋而面 积尺寸，设计出实用、经济、美观的天沟。 ２．严把质量关。从放样开始核算尺寸、减少误差，避免制 在现场施工能发现很多设计的不妥，给加工制作安装带来 很大的麻烦，ｔｉｔａｎ在钢板组合天沟的设计中，以陈旧的设计思 作运输中的构件变形。３．精细安装。熟练精细的安装会使装饰效果浑然天成。 路设计出的天沟，在安装中有时就给施工带来不便，天沟的底 以上总结均来自施工现场的体会和发现，建筑结构也经常 板和外板为什么非要９Ｏ度直结呢？９Ｏ度直结的天沟，在天沟上 表现出个ｌ生特征，要依工程实际制定适宜的施工方案。只有在工 缘经拉条加固时，使天沟外板中间略隆起，天沟饰面板安装时 作巾不断积累经验，善于创新，才能做出精品工程。由于作者水平 无法贴近。外板和底板的焊接时往外倾斜一定的角度会给天沟 有限对一些施工细节解释若有不尽之处．敬请专家批评指正。 包边的安装带来方便，经天沟下大包边的安装，可以将隆起的 高度忽略，而且土尘不易附着，减少清洗次数。虽然是很小的发 参考文献 现，却减少了大量的人力和财力。 【１ 冈结构设计规范（ＧＢ５ｏ０ｌ７－２００３）【Ｓ］冲国建筑工业出版 （七）设想开发新材质天沟 天沟是钢结构厂房『ＩＪ最难选材的构件之一，目前常用的有 钢板的，彩板的，不锈钢板的，我认为都不是最好的——＿不是防 社 Ｉ２１建筑钢结构施工手册【ｓＪ＿中国计划出版社 腐不好处理，就是连接不好。其实在工程中天沟问题一直是难 作者简介：赵新平（１９８１一），男，甘肃金昌人，金川集团工程 处理的一块，钢灭沟往往由于制作安装的不规范性，防水漏问 建设有限公司铜结构分公司助理工程师，研究方向：钢结构设 题一直做的不尽人意。所以开发新材质的火沟是很有必要的。 计及施工。 是否可以用塑钢下加檩条来完成天沟的结构。我想是有可能 一１９３— 压、另两相略高于正常电压；拉合接地变、某线路，或改变消弧 幅度较大，由于系统中失去了消弧线圈的补偿电流，伴随谐振 线圈分接头后，故障现象消失，电压恢复正常；如对ｌＯｋＶ线路进 现象一同发生的间隙性重燃电弧激增，是故障点电缆头烧坏。 保护动作。 行检查，一般没有故障，均能试送成功。这类故障在非有效接地 单相故障发展成为多相故障，该故障开始表现为较典型的三相电压同时升高，可以判断 故障巾占较大比例。 线ｇｔｒ￣４容性设备，－希望通过改 第二类：母线发接地信号；三相电压均升高至线电压，甚至 为铁磁谐振。调度员拉合电容器、但由 更高，与一般接地故障电压变化完全不同。这类故障的现象较 变系统电容电流破坏谐振条件。理论上此做法是可行的，于该电缆线路中确实存在故障，这些操作并未能彻底破坏产生 为特殊，故障因素较为复杂，发生频率也较低。 因此到保护动作开关跳闸前，线路中仍存在铁磁 由以上现象可以看出，非有效接地故障发生时的现象，虽 谐振的条件， 然和真正存在线路接地故障同样是发接地信号，但并不是真正 谐振过电压。四、非有效接地故障与一般接地故障的区分及处 意义上的接地故障。发生非有效接地故障时，三相电压变化有 两种趋势，但引起这种现象的原因是相同的。 理方法 我们认为，非有效接地故障现象其实是由电网扰动造成三 铁磁谐振现象和一般接地故障足可以区分的。先看一下单 相电压不平衡，系统中产生铁磁谐振过电压引起的。变电所母线 相接地敝障时的现象。理论上，发生单相接地故障时，接地相电 设备上连接的非线性电感元件（如电抗器、电压互感器、接地变） 和系统『｝Ｉ的容性元件（女Ｉ１电容器、空载线路）ｔｉｔ成许多复杂的振荡 回路。由于变电所母线上电感设备基本固定，而变电站所带线路 数量、长度以及Ｊ｛ｊ户负荷的不断变化，导致对地电容不断变化。当 变化到一定范围时，就可能满足激发铁磁谐振过电压的条件。 目前大多数ｌＯｋＶ城市配网系统都采川ｔｌ１性点不接地系统。 在ＩＩ１ｌ性点不接地系统『ｌｌ，电网正常运行时，三相对地负荷是平 衡的．电网中性点电压位移在规定范丽１５％之内。当电网发生 冲击扰动，如开关合闸，或线路发牛瞬问弧光接地现象，可能使 一相或两相的对地电压瞬间升高。此时，电压互感器的电压升 高相的励磁电流增加，三相对地负荷不平衡，中性点位移电压 显著增加，引发铁磁谐振现象。由于电压互感器的二次侧绕组 通常接成开Ｅｌ三们的形式，当接地故障发生时电网零序电压 （即ＩＩ】性点位移电压）感应到开口三角绕组的两端，信号装置发 出接地信号：在发生铁磁谐振现象时，位移电压同样会反映到 开口三角绕组两端．发 虚幻的接地信号。 接地故障属于扰动 素，且持续时问较长，对系统的影响 较大，所以接地故障的发生会引起铁磁谐振过电压，表一『ｆＩ第 ２４～２６条就是由明显故障造成的铁磁谐振过电压。 此外，铁磁谐振现象发生时，两相电压升高、一相电压降低 的现象主要由基波谐振引起；而三相电压同时升高的现象主要 由三次谐波谐振或分次谐波谐振引起．此类情况较少。 三、非有效接地故障典型案例分析 本节重点分析一例典型故障，２００５年４月１８日９：１２，秦虹 变Ⅱ段母线发接地信号，经查为ｌＯｋＶ红花线电缆故障引起铁磁 谐振过电压。下丽是故障处理各阶段母线电压变化情况： ９：１２，ｕ ８．８ｋＶ，ｕｂ＝９．９ｋｖ，ｕ ；９．９ｋｖ。由于红花线故障，电 压互感器励磁电感变得很大，引起铁磁谐振，其中分次谐波谐振 过电压占主导地位，三相电压表现为同时升高到线电压附近。 ９－１５，拉开电容器，Ｕ ３．６ｋＶ，Ｕｂ＝９．５ｋＶ，ｕ ９．９ｋＶ。切除电 容器，回路中电容值减小，电容电流减小，但该操作并没能破坏 谐振条件，随着系统参数的改变，分次谐波谐振转变为基波谐 振，电压变为两相升高、一相降低。 ９：２２，合上电容器，Ｕａ＝６．１ｋＶ，Ｕｂ＝９．ＯｋＶ，Ｕｒ＝９．９ｋＶ。此时电 压互感器励磁电感已经随电容电流减小而减小，当再合上电容 器时，虽电容电流又增加，但仍然满足谐振条件，仍存在基波谐 振，电压变化不大。此后拉合线路电压变化不大，同理。 ９：３４，拉开虹丁线２９１丌关，ｕａ＝５．３ｋＶ，Ｕｂ＝９．ＯｋＶ，Ｕｏ＝９．９ｋＶ。 ９：３７，合上虹丁线２９１开关，Ｕ ＝５．４ｋＶ，Ｕｈ＝９．１ｋＶ，Ｕ ＝９．９ｋＶ。 ９：３８～９：５０，拉合风光线２９２开关、土城头线２９６开关。 ９：５５，拉开接地变，同时红花线２９５开关过流Ｉ段动作，重 合不成，试送不成。拉开接地变得同时，系统中电感值瞬问下降 一１９４一 压降低到零，另两相电压上升到线电压。但实际单相接地故障 发生时，三相电压除阕死接地会出现理论值情况，多数情况下 由于存在接地电阻和电容电流等因素，接地相电压降到２～４ｋＶ 左右，而另两相略低于线电压。不论接地相电压是否降低为零， 接地相与非故障相的电压差都足较大的，经统计，大多数情况 接地相电压不超过非故障相电压的３０％。而铁磁谐振会出现三 相电压同时升高，或电压差不大的两相电压升高、一相电压降 低现象。 此，大部分单相接地故障与铁磁谐振引起的非有效 接地故障有较明显的区分特征： 把握了两者的差别，在发生接地故障时，可以对该故障是单 相接地故障，还是铁磁谐振现象加以区分，并做 正确的处理。如 ｉ相电压差不明显．可以优先考虑铁磁谐振现象的发生，尽快破 坏谐振条件。根据各次故障处理情况记录，遇到非有效接地故障 时可行的处理方法有，调整消弧线圈分接头、拉合母线上的电感 设备（￣ｔｌｌ接地变）、拉合线路、拉合电容器等。为保证对用户的连续 供电．减少不必要的停电，应优先考虑拉合电感设备（如接地变）， 或调整消弧线陶分接头等不影响供电的处理方法。如电压仍不正 常，再考虑线路上存在接地故障或复杂故障，并加以处理。 五、非有效接地故障的解决措施 １．选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或只使用电容 式电压互感器。 ２．对于产生铁磁谐振过电压频率较高的变电站，如马台 街变、秦虹变等，进行电容实测，根据实测量加装接地电容补偿 装置，或重新选用合适的消弧线圈。 ３．在设计变电站方案时，较为客观的考虑线路的对地电 容，在电感设备的选择上为以后变电站扩建、增加出线留有一 定余度。 六、结语 综上所述，由于非有效接地故障在单相接地故障中占相当 大的比例，如能在处理此类故障时加以注意，避免不必要的停电， 或减少线路停电的时间，将对提高电阿供电可靠性有很大帮助。 参考文献 【１】邱毓昌，戚庆成．高电压工程基础【Ｍ】．机械工业出版社， １９９３． 【２Ｊ王世祯．电网调度运行技术【Ｍ】＿，东北大学出版社，１９９７． 【３】唐兴祚．高电压技术【Ｍ】．重庆大学出版社，１９９１． 作者简介：顾承阳（１９８１一），男，江苏常州人，南京供电公司 助理工程师。研究方向：电气工程及其自动化。
