35kV线路单相接地后母线电压异常原因分析

2021-01-17朱春涛陈栋姚鹏国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司

环球市场 2021年34期

朱春涛陈栋姚鹏国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司

小电流接地方式是电力系统配电网中常见的中性点接地方式。对于小电流接地系统，在其发生单相接地故障时，流过故障点的故障电流不大，对电力设备、人身造成的危害也较小，且三相之间的线电压基本保持不变，不影响对负荷的供电，因此允许其在单相接地的情况下继续运行一段时间。对于小电流接地系统单相接地后的各种故障特征，各类文献已经做了较多的研究、分析，并给出了明确的说明。但在电力系统的实际运行中，由于电力设备与理想模型存在差距，或设备安装、维护水平的不同，在某些情况下，小电流接地系统在发生单相接地后，其故障特征并不与理论分析值完全相同，或存在明显差异。本文将会对现实情况中的一次典型案例进行分析，并对该案例中小电流系统发生单相接地后母线电压出现异常情况的原因进行分析。

一、35kV线路单相接地后母线电压异常原因

（一）异常电压类型多

在电网运行中，电压异常出现的频率高，其主要原因有线路断线、线路接地、PT故障、系统谐振4类。接地现象有可能是线路搭接异常、避雷器击穿、支持瓷瓶击穿等因素。PT故障类型有保险熔断、底座锈蚀、螺丝松动等。系统谐振分为基频谐振、分频谐振、高频谐振等。每种故障呈现出来的电压各有特点，调度员需要根据近期设备运行情况、电压变动情况来判断，平均用时10min。

（二）母线电压不平衡

目前母线电压不平衡的管理流程不完善.导致母线电压不平衡治理T作较难开展.因此需要开展母线电压不平衡的原因查找.直至母线电压平衡，且对应线损恢复正常。主要治理思路为：根据配电网参数和到户用电量，通过线损理论计算软件进行三相不平衡治理.给出调整相位的用户电表清单，进行现场调整，以实现三相平衡最优化。

（三）单相电压升/降，另两相降/升

如果发现配网系统中一相电压急剧下降到0，其他两相电压则上升到线电压，则能可能为单相接地故障，通常电压急剧下降的相发生了单相接地，具体的接地故障又包括：金属性接地与不完全接地。单相接地故障的成因：线路断线、接地、瓷瓶击穿或爆裂、电缆击穿和树枝干扰等。单相接地故障可以采取分区分析法：（1）一相电压下降，另两相电压上升，电压降低相发生了故障。（2）一相电压上升，但未超过线电压，其他两相下降，电压上升的相则出现故障。经判断与分析，若发现配网系统母线电压的非常规状态时，则能够准确地分析出发生接地故障的相，也能从中分析出接地的严重度。如果小电流系统配备了接地选线设备，同时也发出了动作，则需要及时向运维人员发出报告，并及时巡查，也要及时地提供故障的关键数据、信息等，这样才能为共组巡查与定位创造有利条件，更高效、快捷地查明故障。

（四）母线PT高、低压熔断器熔断

PT高压保险熔断后的电压分析：当电压互感器高压侧一相熔丝熔断后，熔断相电压为零，其余未熔断两相绕组的端电压是线电压，每个线圈的端电压应该是1/2线电压，这个结论是在不考虑电网系统对地电容的前提下可以认为是正确的，但实际上，高压配电系统中，各相对地电容及其所通过的电容电流是客观存在和不可忽视的。因此熔断器未熔断两相的相电压基本保持正常相电压。PT二次熔丝熔断后，熔断相的相电压为零，非熔断相的相电压指示正常。高压保险和低压保险熔断的最显著区别在于高压保险熔断存在开口电压，低压保险熔断开口电压为零。

（五）PT故障导致的电压异常

PT是母线电压的测量装置，因此当PT本身故障也会导致电压异常，而且这种故障比较常见。10kVPT高压保险以上部分故障应视为母线故障，按母线故障处理；高压保险以下部分故障，故障电流会导致高压保险或低压保险熔断，或低压侧空气开关跳闸。PT断线的现象、处理方法与低压保险熔断的一致。PT的种类及接线方式都会影响断线时电压读数的变化。（1）当单相PT接成Yo/Yo时，它们的磁系统形成单独回路。如一次侧A相保险熔断，二次侧a相无磁感应电压。虽然表Va无磁感应电压，但从Vab电压表将串过b相电压，结果使电压表Vab、Va形成一串联回路。它们所指示的电压大小，正比于电压表内阻大小（即内阻大则指示电压高，内阻小指示的电压低）。当二次侧断一相保险时，情况亦如此。（2）当PT为三相电压互感器时，它们的磁路系统互相连通。当高压侧A相保险熔断时，二次侧a相能感应一些电压，Va与Vab电压表的指示比上述第一点分析结果高一些。二次侧断一相保险时和上述第一点分析结果相同。总而言之，其现象可概括为：PT一次侧三相保险熔断，三相电压值为零，开口三角电压值也为零。PT一次侧不对称断保险熔断，不熔断相电压值正常，熔断相电压值明显下降（或为零），开口三角电压值明显上升。PT二次侧三相保险熔断，三相电压值为零，开口三角电压值也为零。PT二次侧不对称熔断，不熔断相电压值正常，熔断相电压值明显下降（或为零），开口三角电压值为零。结合前一节所述，从电压变化来区分接地与PT故障，简单地概括为：接地，没有一相电压是正常的。PT保险熔断，要么三相电压为零，要么至少有一相电压正常。

二、35kV线路单相接地后母线电压异常管理措施

（一）对于双母线的变电站，重要用户的线路不能停电时，可采用倒换母线的方法来寻找

（1）分析判断后，值班调控员要将选线结果及电压异常数值、选线前后负荷情况、选线后线路带电情况准确、及时地通知给配电网线路运维人员或变电站值班运维人员，以便快速处理；同时根据选线监控信号，当选线完成后出现“控制回路断线”信号时，值班调控员还要一并通知变电站运维人员，防止拉路后停电时间过长。（2）若通过上述处理后，接地仍不消失，值班调控员不能一味地认为是配电网线路故障原因引起的接地，还应考虑和检查：①多条线路同时接地；②母线设备接地；③主变低压侧设备接地。（3）若一相电压逐渐降低，另两相电压仍为相电压，判断为母线电压互感器高压一次熔断器熔断或二次熔断器熔断时，值班调控员应及时、准确地将现象通知给变电站值班员进行检查并更换熔断器；另外当发生TV断线时，值班调控员此时要特别注意与电压有关的继电保护，必要时要采取防止继电保护误动的措施。（4）若根据电压异常现象判断为某相断线时，值班调控员要特别注意三相的非全相运行，根据具体情况作出相应调整，或将线路转检修或进行带电作业处理，也可进行断线区段隔离，首先恢复其他非故障区供电。（5）若根据电压异常现象判断为谐振时，此时值班调控员要及时调整运行方式，如投入备用线路，以改变系统运行参数，达到破坏谐振条件的目的从而消除谐振。

（二）接地故障防止PT烧毁的措施

系统单相接地有两个过渡过程，分别为接地时和接地消失时。首先我们分析接地时，若系统某相接地，则该相直接与地接通，另两相对地也有电源电路（如主变绕组）成为良好的金属通道，因此接地时，三相对地电容的充放电路径不会走PT高压绕组，亦即此时，PT高压绕组中不会产生涌流。接地消失时，固定的地电位消失，三相对地的金属通道已无其他路可走，只有走PT高压绕组，即此时三相对地电容3C0中存储的电荷，将对三相PT高压绕组电感L/3放电，对于接地相来说，相当于一个空载变压器突然合闸，叠加处更大的暂态涌流，极易烧毁高压保险。

（三）单相接地故障的处理

单相接地故障是指配网系统中其中一相电压极低，甚至达到0，对应的另两相电压则急剧上升，升至线电压的故障。遇到接地故障则需要调控人员具体参照接地的状态，例如：接地相、信号、电压状态等来对应做出处理，以便及时定位故障，并将其隔离与排除，具体的接地故障查找则可以从以下几点入手：第一，接地选线设备装配良好时，参照设备自身的状态、反应程度等来定位故障区域。第二，根据已经形成的选线顺序表格来对应拉路选择线路。第三，如果拥有一定的技术，则可以根据配网系统提供的接地定位来对应对故障、问题等加以隔离与判断。第四，划分电网，成为若干个独立的环节。如果两个主变并列工作、运转，母联断路器工作状态下，则需要对母联断路器进行转换，成为热备分割系统，以此为基础再判断其状态。而且要切断空载线路、电容器组。尝试性地拉出一些地位相对次要的线路，例如：距离较长、多分支、负荷较轻、故障频发的线路。然后，再拉分支较少、负荷相对较重的线路，到最后再切断一些关键线路，前提是要向这些用户发出信号，使他们做好准备。第五，双母线变电站的情况，如果一些十分关键的用户，无法切断线路时，则需要通过倒换母线的方法来解决。经过调动人员、调控员全面地剖析，则需要把一些关键数据，例如：电压异常的数字、数值、选线前后具体的负荷大小、选线以后线路的带电状态等信息一致地上传至配网运维工作部门，此部门则全权负责分析数据并处理故障。当上面的处理方法已然不能解除故障时，则需要运维人员深入其他接地故障的检查，例如：分析是否存在多条线路同步接地、母线设备是否接地等。

（四）加强各级调度业务沟通、扩宽故障发现渠道

目前，网内所有变电站均实现无人值守，无法第一时间进行故障检查，但是，80%营销系统供电所就分布在变电站附近，距离输变电设备相对距离近。在发现母线接地信号后，要进行拉路选线，但是，由于部分线路所带负荷为城网或重要用户，前期通知用户等准备工作耗时较长。但是，在线路断线或接地故障中，用户是第一时间发现异常的，在故障点附近的工作人员或者用户甚至可以先于调度人员发现故障。调控中心地调、配调与各县调加强业务沟通联系，开展联动机制，在用户或工作人员向分公司县调反映线路故障后，县调第一时间上报配调或地调，立即通知查线人员赶往故障点，缩短故障判断及查线时间，严重情况可直接进行拉路断电，避免发生安全事故。

（五）谐振处理措施

通过以上分析，对有光伏接入的35kV系统，若发生类似接地现象的情况，首先考虑系统发生了谐振，应及时改变35kV系统运行方式，合理投入光伏SVG无功补偿设备，调节光伏出力，及时消除系统谐振。若采取以上措施后接地现象仍然存在，则说明此时系统绝缘确实不良，应进行拉路。拉路时最好先将光伏线路断开，使接地情况消失。通知光伏线路维护人员进行巡线，若仍接地未消失，则继续拉路，直至找到接地线路。随着太阳能光伏电站的不断接入系统，应该对光伏电站加大谐波治理力度，防止产生谐波污染，造成系统谐振过电压。