380V小電流接地系統(tǒng)單相接地故障分析與查找

李勝江

[摘 ?要]380V小電流接地系統(tǒng)因其變壓器中性點接地方式的不同，發(fā)生單相接地故障時特點也不同，因此查找接地方法不同。傳統(tǒng)的早期380V小電流接地系統(tǒng)查找接地方法是負荷瞬間停電，接地現(xiàn)象消失，來判斷查找接地。新機組380V小電流接地系統(tǒng)安裝了小電流接地選線裝置，發(fā)生單相接地故障時，裝置來支路報警，據(jù)此來查找接地，相比要簡單迅速得多。本文重點對變壓器中性點經(jīng)高電阻接地的380V廠用電系統(tǒng)的特點及發(fā)生單相接地故障時電流與電壓變化分析，從而快速查找未安裝小電流接地選線裝置的接地支路方法。

[關(guān)鍵詞]變壓器中性點 ?高電阻接地 ?特點 ?故障分析 ?查找方法

中圖分類號：TF762.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0271-02

前言

隨著我國電力系統(tǒng)科學技術(shù)水平的提高，越來越多的自動化程度高的小電流接地選線裝置投入使用，其靈敏度與選線準確程度也逐日提高。近年來，新建機組的380V廠用小電流接地系統(tǒng)，均安裝有接地選線裝置，當380V小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，因選線裝置自動選線，查找接地支路也就容易的多。但早期的380V廠用小電流接地系統(tǒng)無自動選線裝置，查找單相接地故障，相比之下就難得多，本文重點對早期380V小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障做深入分析和如何查找。

1 380V廠用電系統(tǒng)接地種類及特點

電力系統(tǒng)按接地處理方式可分為大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)。大電流接地系統(tǒng)包括直接接地、電抗接地和低阻接地，小電流接地系統(tǒng)包括高阻接地、消弧線圈接地和不接地。

我國火力發(fā)電廠380V廠用電系統(tǒng)通常為中性點直接接地及經(jīng)高電阻接地兩種運行方式。 變壓器中性點直接接地380V廠用電系統(tǒng)多為照明段、檢修段、以及外圍的除塵段、輸煤段等，這些母線上通常接有220V負荷，變壓器中性點直接接地原因是為獲取220V電源，其380V廠用電母線或負荷發(fā)生單相接地時會因負荷過電流而開關(guān)跳閘，或因過流導(dǎo)致變壓器低壓側(cè)開關(guān)跳閘，切除故障，但同時也可能導(dǎo)致380V母線失電，不利于安全生產(chǎn)。

變壓器中性點經(jīng)高電阻接地的380V廠用電系統(tǒng)多為380V廠用工作段、公用段、保安段等，其所接負荷多為重要三相對稱負荷，不需要220V電源，其各段母線或負荷發(fā)生單相接地故障時，故障相因有高電阻限流從而變壓器開關(guān)不會跳閘，但會使故障相電流增大，母線相對地電壓降低，變壓器中性點出現(xiàn)零序電壓，從而向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)“380V某段母線接地”光字牌。這種小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地優(yōu)點是不破壞系統(tǒng)線電壓的對稱性，且故障電流較小，不影響對用戶的連續(xù)供電，但接地持續(xù)運行一段時間，可能引起絕緣的薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，發(fā)展成為相間故障。若是弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓，進而損壞設(shè)備，使事故擴大化，影響用戶的正常供電，破壞系統(tǒng)安全運行。因此380V小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障快速查找接地支路，及時消除故障尤為重要。

2 380V小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障分析與判斷

380V小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障原因通常為金屬性接地、電弧接地、電阻接地。對于金屬性接地相當于廠用系統(tǒng)母線或負荷某相直接接地，接地電阻為零。電弧接地相當于某相接地時伴有電弧，接地電阻時高時低。電阻接地相當于某相經(jīng)固定的電阻接地，如人員誤接照明燈等情況。下面以長二熱1、2號機組380V廠用電小電流接地系統(tǒng)為例，在該系統(tǒng)母線沒有安裝小電流接地選線裝置的情況下，380V廠用系統(tǒng)母線或者負荷發(fā)生單相接地故障特點進行深入分析，進而快速查找接地，消除故障。

長二熱1、2號機組各低廠變、公用變、化學變、保安變等低壓380V側(cè)變壓器中性點經(jīng)高電阻R=110Ω與電壓繼電器YJ并聯(lián)接地，正常運行時，因++=0，變壓器中性點零序電壓3U0=（++）=0。當380V廠用系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，++≠0，即中性點零序電壓3U0=（++）≠0，也就是電阻R上有電壓，電壓繼電器YJ勵磁，再經(jīng)過時間繼電器SJ，向控制室DCS發(fā)出“380V某段母線接地”信號，用以告知值班人員加以處理。

當380V廠用系統(tǒng)某相發(fā)生金屬性接地，相當于接地相對地接地電阻為零，切換絕緣監(jiān)察裝置，接地相對地電壓為0，非故障相對地電壓為380V。380V廠用母線及負荷單相金屬性接地時，非故障相三相負荷電流不變，故障相電流I故障相=I負荷+I接地，I接地=U相/R=220V/110Ω=2A，也就是故障相比非故障相多2A電流。

當380V廠用系統(tǒng)某相發(fā)生電弧接地，相當于接地相對地接地電阻為可變電阻，切換絕緣監(jiān)察裝置，接地相對地電壓在0V～220V變動，非故障相對地電壓為220V～380V變動。380V廠用母線及負荷單相電弧接地時，非故障相三相負荷電流不變，故障相電流I故障相=I負荷+I接地可變，I接地可變=U相/（R+R可變）=220V/（110Ω+R可變）=低于可變2A，也就是故障相比非故障相多低于2A可變電流。

當380V廠用系統(tǒng)某相發(fā)生電阻接地，相當于接地相對地接地電阻為不變電阻，切換絕緣監(jiān)察裝置，接地相對地電壓在穩(wěn)定低于220V電壓，非故障相對地電壓為大于220V而小于380V。380V廠用母線及負荷單相電阻接地時，非故障相三相負荷電流不變，故障相電流I故障相=I負荷+I接地，I接地=U相/（R+R接地）=220V/（110Ω+R接地）=低于2A，也就是故障相比非故障相多了低于2A電流。

通過以上分析，當發(fā)生380V廠用系統(tǒng)某相單相接地時，可以用鉗形電流表，分別測量母線上所有負荷三相電流，當測量發(fā)現(xiàn)某負荷有2A以內(nèi)不平衡電流時，可以判斷該負荷發(fā)生接地，通過瞬停該負荷加以確定，如果所有負荷未發(fā)現(xiàn)不平衡電流，可以判斷母線接地或母線電源接地。對于負荷電流很大時，即使此負荷接地，但接地電流很小，此時測量不平衡電流很小，很難分辨是否接地，只能通過傳統(tǒng)方法，瞬停負荷逐一查找。下面通過長二熱1號機組380V公用Ⅱ段發(fā)生單相接地為例，加以說明接地故障判斷與快速查找與消除。

2013年12月11日10時15分，1號機組DCS來“380V公用Ⅱ段母線接地”光字牌，切換絕緣監(jiān)察電壓表，A相、B相對地電壓均為280V，C相對地電壓為120V，且穩(wěn)定不變。10時36分，接地光字牌自動消失，切換絕緣檢查電壓表，A相、B相、C相對地電壓均為220V。15時50分，1號機組DCS來“380V公用Ⅱ段母線接地”光字牌，切換絕緣監(jiān)察電壓表，A相、B相對地電壓均為280V，C相對地電壓為120V，且穩(wěn)定不變。就地用鉗形電流表分別測量各負荷電流，發(fā)現(xiàn)380V煤斗間B段動力盤A、B、C相電流分別為：0.6A、0.6A、1.2A，且電流恒定不變，懷疑該段動力盤上有人接引單相負荷，立即到煤斗間B段動力盤查找，發(fā)現(xiàn)動力盤一負荷盤柜電源開關(guān)下口檢修人員私自接引了一200W照明燈，令其立即拆除，1號機組DCS內(nèi)“380V公用Ⅱ段母線接地”光字牌消失，切換絕緣監(jiān)察電壓表，A相、B相、C相對地電壓均為220V正常，就地測量380V煤斗間B段動力盤A、B、C相電流分別為：0.6A、0.6A、0.6A正常。 ?事后分析，此次380V廠用公用Ⅱ段單相接地，相當于電阻接地，所以： I接地=U相/（R+R接地）=220V/（110Ω+R接地）=220V//（110Ω+220V2/200W） ≈0.6A，I故障相=I負荷+I接地=0.6A+0.6A=1.2A。

3 結(jié)束語

終上所述，變壓器中性點經(jīng)高電阻接地的380V廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，無論發(fā)生金屬性接地、電弧接地或者電阻接地，均可用通過測量負荷電流是否平衡來判斷回路接地與否，這種方法簡單、方便、快速。但對于電流大的負荷或者正常負荷的不平衡電流較大，這種方法很難辨別，只能通過傳統(tǒng)的利用瞬停負荷方法查找接地。

早期上世紀80年代機組的380V廠用電變壓器中性點接地方式有的通過切換把手長期投入中性點電阻，有的因切換裝置長久失修，電阻未投入使用，從而變壓器中性點為不接地狀態(tài)，此種狀態(tài)的380V廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地，接地電流只是電容電流，其數(shù)值較小，利用測量負荷電流方法判斷接地支路很困難，只能通過瞬停負荷，進行選擇查找接地。本世紀初新建機組380V廠用電小電流接地系統(tǒng)，變壓器中性點均接有電阻，并安裝有小電流接地選線裝置，發(fā)生單相接地時，小電流接地選線裝置自動選線報警，準確快速，便于查找處理，如果小電流接地選線裝置選線錯誤報警，也可以通過上述方法查找接地。

總之，380V小電流接地系統(tǒng)不管采用何種方式接地，當發(fā)生系統(tǒng)單相接地時，必須及早根據(jù)具體情況進行具體分析判斷，盡快查找接地支路，及時消除故障，從而保證安全生產(chǎn)。

參考文獻

[1]東北電業(yè)管理局調(diào)度通信中心編著. 《電力系統(tǒng)運行操作和計算》.