基于10kV電力系統(tǒng)相電壓變化與接地故障現(xiàn)象分析

何瑕妮，張曦

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司長(zhǎng)沙供電分公司，湖南長(zhǎng)沙，410000）

1 相電壓與線(xiàn)電壓的關(guān)系

圖1 相電壓與線(xiàn)電壓的向量圖

2 線(xiàn)路接地與相電壓變化關(guān)系

2.1 金屬性接地與相電壓變化

以C相為例，金屬性接地時(shí)相電壓變化為：UA＝UAC＝10kV，UC＝0V，UB＝UBC＝10kV。線(xiàn)電壓與相電壓間的向量關(guān)系如圖2所示[1]。

當(dāng)有一相金屬性接地時(shí)，線(xiàn)電壓UAB、UBC、UCA保持10kV不變，接地相相電壓為0V，其他兩相升高3倍。

2.2 非金屬性接地與相電壓變化

非金屬性接地表現(xiàn)為線(xiàn)路的某一相直接與大地接觸或通過(guò)其他非金屬與接地極連接，當(dāng)某一相非金屬性接地時(shí)，相電壓在接地相端降低（趨于0V），在其他兩相端升高遠(yuǎn)大于6kV，趨于10kV。非金屬性接地時(shí)不同相的相電壓是一個(gè)變量，接地所連接物質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)能影響相電壓的大小，接地相與非接地相電位差與導(dǎo)電率成正比（導(dǎo)電率大則兩者間的電位差大）。

圖2 C相金屬性接地短路向量圖

3 現(xiàn)場(chǎng)接地故障現(xiàn)象

3.1 金屬性接地故障現(xiàn)象

（1）在查找線(xiàn)路接地故障時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注存在金屬性搭接的接地現(xiàn)象，如喜鵲搭窩與某相線(xiàn)路短路；電桿引線(xiàn)脫落到橫擔(dān)上（設(shè)有接地線(xiàn)）；線(xiàn)路某相導(dǎo)線(xiàn)因絕緣瓷瓶破碎而直接接地等現(xiàn)象。（2）電氣元件損壞導(dǎo)致對(duì)地短路現(xiàn)象，如瓷瓶絕緣嚴(yán)重漏電構(gòu)成金屬性接地；避雷器不合格，當(dāng)產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象時(shí)，雷電感應(yīng)等會(huì)引起避雷器導(dǎo)通形成金屬性短路，表現(xiàn)為瞬時(shí)或短時(shí)金屬性接地，會(huì)隨過(guò)電壓消失而消失，否則將成為永久金屬性接地。（3）雷電導(dǎo)致的金屬性短路接地現(xiàn)象，雷雨季節(jié)線(xiàn)路絕緣能力降低，雷電易擊穿線(xiàn)路絕緣，雷電弧穿透水泥電桿通過(guò)鋼筋接地，形成金屬性接地，分為單相或兩相同時(shí)（線(xiàn)路兩相遭雷擊，形成10kV線(xiàn)路兩相短路）金屬性接地[2]。

3.2 非金屬接地故障現(xiàn)象

（1）某相導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)樹(shù)木等接地，分為永久非金屬性接地（如樹(shù)木倒塌壓在線(xiàn)路上）、短時(shí)或瞬間非金屬性接地（樹(shù)木偏移導(dǎo)致短時(shí)內(nèi)接觸到線(xiàn)路某一相）。永久非金屬性接地現(xiàn)象在三相電壓表上，表現(xiàn)出穩(wěn)定的一相偏低（約3kV），其他兩相為8kV左右；當(dāng)三相電壓表表現(xiàn)出不穩(wěn)定狀況，一相降低兩相升高短暫出現(xiàn)后又恢復(fù)正常，則為短時(shí)非金屬性接地現(xiàn)象。（2）通過(guò)動(dòng)物使帶電導(dǎo)線(xiàn)對(duì)地放電，如變壓器上的貓取暖；電桿橫擔(dān)與電線(xiàn)間的大鳥(niǎo)展翅；老鼠在高壓柜母線(xiàn)上串動(dòng)等，也可能會(huì)導(dǎo)致金屬性接地或兩相短路故障。（3）帶電導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)橫擔(dān)、鋼筋與大地相接，在不同電壓作用下具有不同的特性（導(dǎo)體或半導(dǎo)體特性），所表現(xiàn)的接地性質(zhì)也不同[3]。

4 接地故障類(lèi)型的判斷

10kV線(xiàn)路的接地現(xiàn)象可由相電壓變化反映出來(lái)，相電壓的變化通過(guò)觀(guān)察儀表即可實(shí)現(xiàn)。相電壓在各種接地故障現(xiàn)象及類(lèi)型的判斷中起到?jīng)Q定作用，線(xiàn)電壓只起參照作用。根據(jù)儀表中相電壓不同的指示可區(qū)分故障（主母線(xiàn)/其他段母線(xiàn)接地、是永久/短時(shí)接地、室內(nèi)/室外設(shè)備問(wèn)題、金屬性/非金屬性接地等），鐵路10kV 配電室母線(xiàn)相電壓測(cè)量原理如圖3所示。

圖3 10 kV母線(xiàn)TV相電壓測(cè)量原理圖

相電壓變化現(xiàn)象：（1）標(biāo)準(zhǔn)的單相金屬性接地表現(xiàn)為線(xiàn)電壓正常，一個(gè)相電壓表指示（或接近）0V，其他兩個(gè)指示（或接近）10kV，通常發(fā)生在室外線(xiàn)路上，室內(nèi)設(shè)備很少發(fā)生這種現(xiàn)象，是線(xiàn)路某一相與地線(xiàn)相連接（通過(guò)金屬導(dǎo)體）導(dǎo)致的。（2）典型的永久非金屬性接地表現(xiàn)為線(xiàn)電壓正常，兩個(gè)相電壓表指示7.5kV 左右，一個(gè)相電壓表指示2kV左右，且指示穩(wěn)定，原因在于三相電壓的中性點(diǎn)電位偏移至接地相，降低了接地相電壓。（3）一個(gè)相電壓表為1kV，另外兩個(gè)為6kV，電壓只有低的相不正常，對(duì)于這種現(xiàn)象首先區(qū)分是一次側(cè)或二次側(cè)，兩相電壓有一相降低（正常是6kV），說(shuō)明一次側(cè)（即10kV側(cè)）的中性點(diǎn)沒(méi)有偏移，應(yīng)在二次側(cè)查找原因。一相電壓偏低通常主要是由儀表故障、電壓互感器故障和二次線(xiàn)路上接地等導(dǎo)致。（4）線(xiàn)電壓一個(gè)顯示正常另兩個(gè)為零，一相相電壓表為0V，其他兩相相電壓表為6kV，這不是接地現(xiàn)象，而是典型的缺相現(xiàn)象，通常是由電源缺相、電壓互感器線(xiàn)圈斷線(xiàn)、保險(xiǎn)絲熔斷、儀表?yè)p壞引起的，處理時(shí)應(yīng)從易操作且安全的方法入手。接地的性質(zhì)可通過(guò)相電壓變化規(guī)律判斷，進(jìn)而反映出現(xiàn)場(chǎng)接地的基本類(lèi)型情況，據(jù)此可快速準(zhǔn)確地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)接地故障進(jìn)行判斷和分析，導(dǎo)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)過(guò)程，通過(guò)相電壓變化情況反映出接地故障現(xiàn)象及電氣特性[4]。