浅析配电线路单相接地短路故障

浅析配电线路单相接地短路故障

韩晓波

国网内蒙古东部电力有限公司阿尔山市供电分公司 内蒙古兴安盟 阿尔山市 137805

摘要：本文分析了小电流接地系统单相接地故障产生的原因、故障参数的变化特点及危害。在理论分析的基础上，就日常工作中如何快速准确的排查故障线路，隔离故障设备，降低供电风险和损失作出了较为详尽的表述。

关键词：小电流接地系统；接地故障；消弧线圈；零序电压；零序电流

一、引言

我国10～35KV电网中，大多采用了中性点不接地或经消弧线圈接地方式，由这两种接地方式所组成的供电系统被统称为小电流接地系统。按照规范：当电力系统发生单相接地故障时，如果35kV电网流过故障点的零序电流超过10A，10KV电网超过20A，3～6KV电网大于30A时，电源中性点均应采用经消弧线圈接地方式。

当小电流接地系统发生单相接地故障时，一般规定继续运行不超过2小时，但必须尽快寻找故障线路并予以隔离消除，以免因为非故障相电压的升高和故障电流引发两点或多点短路扩大事故，造成人身伤亡、设备的损坏和停电停产损失。

因此，对小电流接地系统单相接地故障进行深入研究，并探讨合理的解决方法是非常必要的。

2小电流接地系统单相接地故障分析

小电流接地系统单相接地故障示意图如图1所示。

小电流接地系统在正常运行时，在三相负载对称的情况下，三相电压基本处于平衡状态，_AO+_BO+_CO＝0，I_AO+_BO+_CO＝0，U_NO＝0，I_D=0。其中，_AO、U_BO、U_CO分别为系统A、B、C三相对地电压，I_AO、I_BO、I_CO分别为系统A、B、C三相对地电容电流，U_NO为系统中性点对地电压，I_D为故障相对地电流。

图1小电流接地系统单相接地故障示意图

当小电流接地系统单相发生接地短路故障时，假设A相接地短路：

1）单侧电源单回线路发生单相接地短路故障

_AO＝0，I_AO＝0，U_NO＝U_NA，U_BO＝U_BA，U_CO＝U_CA，其中，_NA为相电压，U_BA、_CA为线电压。小电流接地系统由于零序网络无法通过中性点形成回路，因此，接地点故障电流中没有零序电流。

_D=_BO+_CO=ωC(_BA+_CA),I_D=3ωCU_ph （1）

其中，C为系统相对地电容，U_ph为系统相电压。

2）单侧电源多回线路发生单相接地短路故障

图2单侧电源多回线路发生单相接地短路故障示意图

如图2所示，发电机带着三回线路W1、W2、W3，发电机出线及三回线路对地电容假设为C_G、C₁、C₂、C₃，我们假设W3线路的A相发生单相接地短路故障，忽略线路压降影响，则此时的发电机端口电压_AO=_A1=_A2=_A3=0，I_AG=_A1 =_A2 =_A3 =0，U_BO=_B1=_B2=_B3=_BA，U_CO＝U_C1=_C2=_C3=_CA。此时，发电机中无零序电流，所以发电机零序保护不动作。而非故障线路W1和W2的非故障相电流为自身对地的电容电流I_B1、_C1、_B2、_C2，与公式（1）同理，可得出W1线路上的3倍零序电流的有效值为：3I₀₁＝3ωC₁U_ph，W2线路上的3倍零序电流的有效值为：3I₀₂＝3ωC₂U_ph。在保护安装处，非故障线路的零序电流方向是由母线到线路，零序电压滞后于零序电流90°，故障线路处的零序电流为非故障相中的零序电流相加所得，零序电压超前零序电流90°，零序电流方向为故障线路到母线，且数值较大。所以，故障线路W3的故障相零序电流有效值为：

3I₀₃=3ωU_ph（C_总-C₃）=3ωU_ph（C₁+ C₂） （2）

其中C_总为该系统总的对地电容。

电网故障相对地的电压I_AG=_A1 =_A2 =_A3 =0，非故障相对地电压_BO=_B1=_B2=_B3=_BA，U_CO＝U_C1=_C2=_C3=_CA，零序电压开始产生，其数值等于U_ph。利用此数值完成绝缘监视装置的设定，无论任何线路发生单相接地短路故障，系统中都会产生零序电压，利用该电压发出警告信息，实现对电力系统无差别接地保护，即无选择性接地保护，由值班员进行拉路操作，并利用重合闸恢复送电，在进行拉路试验过程中，当出现零序电压信号消失时，说明此时故障已切除，该线路即为故障线路，。

当发生单相接地短路故障时，电弧熄灭的过程容易使电压互感器铁芯饱和并产生铁磁谐振过电压，并造成中性点电压零点漂移，严重时可能会烧损电压互感器，因此，应加强对系统电容电流的带电测试工作，当系统电容电流过大时，应改变系统的接地方式，例如采用高阻接地或消弧线圈接地。

3结束语：

配网通常是单侧电源供电，单相接地短路故障非常常见。在配网中，系统对地的电容电流数值决定了中性点采用何种方式接地。通过本文的分析，当采用消弧线圈的接地方式时应采用过补偿的方式，防止出现串联谐振而影响电网安全运行。

参考文献：

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