关键词:系统接地特点故障原因分析故障处理及防范
引言
电力系统中性点接地方式可分为直接接地和非直接接地两种。中性点直接接地系统发生接地故障时，大地、短路点和接地中性点构成了短路回路，短路电流很大，又称大电流接地系统。中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，故障点仅流过对地电容电流，短路电流很小，又称小电流接地系统。
1、电力系统接地特点
某电力系统经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。小电流接地系统发生单相接地故障时，三相线电压大小和相位保持对称，对负荷的供电不产生影响，所以允许带故障最多运行2小时，因此对供电的可靠性有了很大的提升，这也是小电流接地系统的最大优点。如果发生单相金属性接地故障时，故障相电压降为零，其它两相非故障相对地电压升高为线电压(相电压的3倍)，如果发生间隙性弧光接地故障时，非故障相对地电压可达到相电压的4～7倍，过电压对设备的绝缘造成很大的不良影响，甚至可能击穿电缆。
2、单相接地故障原因分析
系统电缆全部采用交联聚乙烯绝缘电缆，与过去的架空线和充油电缆的可恢复性绝缘不同，交联聚乙烯属于不可恢复的固体绝缘，故障发展的特征和速度也都发生了本质的变化。事故表明，一旦发生单相电弧接地故障，短时间内就会发展成为相间短路事故。
2.1接地大电弧很快将相间绝缘破坏
在接地电弧中，稳态工频电流是同样规模架空线路的25～50倍，高频电流比架空线路提高了至少十几倍甚至几十倍。而且由于电弧长度大大缩短，高频电流的衰减时间常数大大提高，致使高频电流的作用时间大大延长。综合上述因素，电缆线路发生单相弧光接地时，接地电弧对故障点释放的热量要比架空线路提高数千倍甚至上万倍。三芯电缆中的任何一相对地绝缘击穿，接地电弧释放的巨大热量很快就会将相间绝缘烧穿。
2.2高幅值的弧光接地过电压很快形成两相异地短路
由于高频电流幅值的提高，接地电弧在高频电流过零点熄灭的可能性大大提高，而且随着重燃次数的增加、能量的积累，发生在非故障相的弧光接地过电压可达相电压的4～7倍。这样高的过电压，加剧了对非故障相聚乙烯绝缘的积累性破坏，并很快在非故障相形成绝缘的薄弱环节，最后导致两相异地短路。
2.3 绝缘击穿绝大多数为永久性故障
聚乙烯绝缘的交联电缆属于固体绝缘，是不可恢复的。一旦发生对地或者相间绝缘击穿，就是永久性故障，即使电弧熄灭，系统也不再能恢复到正常状态。传统的适用于架空电网的只关注熄灭接地电弧的做法不再可能避免跳闸事故的发生。
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3、接地失电事故
系统发生单相接地故障时，监控后台有接地告警信息弹出，“×母线接地”、“×主变消弧线圈动作”光字牌亮，母线相电压出现异常，首先根据失电事故对故障类型作出正确判断:
(1)一相电压为零，其他两相非故障相电压升高为线电压，为金属性接地;
(2)一相电压降低但不为零，其他两相非故障相电压升高但未到线电压值，为非金属性接地;
(3)一相电压降低，其他两相电压升高，电压一直在摆动，为间歇性弧光单相接地;
(4)三相对地电压都升高，电压不稳有摆动，为系统发生谐振;
(5)一相或两相电压降为零，其他相电压不升高，为电压互感器二次保险熔断;
(6)一相或两相电压降低但不到零，其他相电压不升高，为电压互感器一次断线或保险熔断。
4、单相接地故障的处理步骤
在小电流接地系统的运行中，监控中发现后台报接地故障、消弧线圈动作、小电流接地选线动作时，运行值班人员应沉着冷静进行处理。首先迅速查看后台母线三相电压、电缆屏蔽层护套环流、屏蔽电压数据是否有异常，现场检查确认接地故障信号是否属实。如故障存在及时汇报生产调度和中心领导，并做好相关记录。如果发生接地故障时，首先根据失电事故判别故障的相别，并列运行时应断开联络开关，尽量缩小停电范围。其次检查站内电气设备是否有故障，如电压互感器熔丝有无熔断，电缆头、避雷器是否有击穿损坏等，经检查确认站内设备无明显故障时，用拉路法排查线路。若在断开线路开关时，接地现象消失、电压恢复正常，则证明断开的线路发生了单相接地，立即安排人员进行故障点查找。若所有线路都断开后接地故障仍然存在，很可能是两条及以上线路的同一相发生接地、母线接地或是主变压器低压侧接地。若故障已经扩大，电缆桥架有着火、冒烟等现象。运行人员应根据电缆桥架分布图，确定着火、冒烟的具体线路，经生产调度同意后迅速停掉该线路及同桥架的相邻电缆电源并联系消防队灭火，如若不能确定具体线路只能确定某一层桥架或是由于桥架盖板遮挡不能分辨出具体哪一层桥架，则迅速将该桥架内的所有电缆停电并联系消防队灭火。
5、接地故障防范
(1)目前对电缆增加了电缆视频监控系统、电缆护套环流在线监测与预警系统，并且绘制电缆分布图，准确对每条电缆进行定位。运行人员每天根据电缆护套环流数据、电缆温度及线路负荷变化情况进行横向、纵向对比。同时每周现场对电缆护套环流数据进行一次实测并与后台监控数据、上周同期运行数据进行分析对比确保护套环流数据运行正常(屏蔽层电流超过5A上报主管，超过10A上报中心及生产调度申请停电检查;屏蔽层电压超过20V上报主管，超过30V上报中心及生产调度申请停电检查;电压突变超过±5V上报中心;电压突变超过±10V上报中心及生产调度申请停电检查)。
(2)运行人员加强后台各项数据监控，同时不断提高运行人员专业技能，要求运行人员必须熟悉掌握电缆的分布情况，确保在事故情况下能够对事故电缆做出有效的定位。
(3)运行人员在日常工作中不断演练系统发生单相接地故障处理，提高员工应急处理能力。做到遇到事故人人能处理，人人会处理。
(4)运行人员要做到事故预想，以班组为单位同班组之间或交接班之间要广泛讨论事故预想，针对目前运行现状对可能发生的事故提出预想，并对发生事故时应采取的应急措施形成总结，模拟演练形成标准化工作流程。
(5)调整35kV消弧线圈运行方式，确保系统发生单相接地后进行有效的电感电流补偿，减小接地容性电流;更改热动力小电流选线装置选线范围，去除四条35kV联络线，从而提高了选线准确率。遇上级线路检修作业期间，运行人员应加强对设备的巡视，确保系统稳定运行，并及时做好与上级站的沟通协调工作。
(6)保证电缆测温系统正常运行，运行人员每周对区域内设备利用红外成像仪进行夜间熄灯巡视一次，将巡视结果记录于交接班日志。当电缆温度超过70℃时，迅速联系巡线班进行现场巡视，必要时通知生产调度申请将此线路停电。
6、结束语
随着科学技术水平的不断进步，新技术、新设备的发展和投入使用，电力系统安全稳定性也在不断提高。在系统发生单相故障后，为了能够快速准确地找到故障点，主要从以下两方面入手:一方面线路出线侧选用选线率较高的小电流接地选线装置，达到准确、快速地查找、排除接地故障;另一方面不断提升运行、检修维护人员的业务技能，做好设备的检修维护管理工作，提前发现并消除设备的潜在隐患，保证电力系统“安稳长满优”运行。
参考文献：
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［3］李莉，李军.基于经验进化的水电厂管网故障检测模型研究［J］．电气技术与经济，2018(01):5-8.
论文作者:钟发
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
标签：故障论文; 相电压论文; 单相论文; 电缆论文; 电流论文; 电压论文; 系统论文; 《中国电业》2019年 23期论文;