中性点不接地系统单相接地故障及对策探讨

中性点不接地系统单相接地故障及对策探讨

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伊犁新天煤化工有限责任公司 新疆 835000

摘要:在我国的电网分布中，3～10kV的电网基本都使用中性点不接地形式，其最大的优势就是在单向故障发生的时候，故障电流数值相对较小，故障容易自行解除，使得整体的电网系统运行可靠性得到了极大的提升，但恰恰因为故障电流数值较小，导致故障定位难度较高。故此，本文针对如何有效快速处理中性点不接地系统单相接地故障展开了研究探讨。

关键词:中性点不接地系统；单向故障；危害；对策

1、中性点不接地系统简介

我国的配电网络中使用的形式包括中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地、中性点不接地三种，前者本质上是一种大电流接地系统，其余的两者则是小电流接地系统。其中的中性点不接地系统因其自身供电较为可靠稳定，并且在输电环节也并不会对通信和信号系统产生较大的干扰，但凡事利弊共存，该系统也同样具备着对绝缘水平要求较高、存在着弧光接地过电压的危害等缺陷。该系统存在的单相接地电流数值需要符合如下的要求：第一，6～10kV之间的电网的电流数值需要小于等于30A。第二，10～60kV之间的电网电流数值需要小于等于10A。在满足这些条件要求的情况下，单相接地电流存在着自熄的可能。中性点单向不接地系统主要被运用在如下几个场景中：第一，应用在500V电压之下的三相三线设施中，但380V和220V的设施除外。第二，3～10kV电网电流数值要求小于等于30A时候。第三，20～63kV电网电流数值要求小于等于10A的时候。第四，在3～20kV系统中直接接入发电机且电流数值要求小于等于5A的时候。

2、中性点不接地系统单相接地特点和故障危害

2.1中性点不接地系统单相接地特点

就当前的情况来看，中性点不接地系统内的单相接地具备如下几个特点：第一，接地相电压数值降低，且在金属地面上这个数值会降低到零。同时，其余两相会相应的有所增加，高架线电压数值达到最高。第二，系统内将会出现零序电压，且在出现故障之时绝缘监测装置会及时发出警报。第三，系统内部的中性点会在经过消弧线圈之后接地，同时消弧线圈电压数值上升的两侧电流数值会相应的有所增大，地面则会出现电弧放电现象。第四，在电压对称性不遭到破坏的前提下，该系统对电气设备电流的正常供应则不会受到任何影响。

2.2中性点不接地系统单相接地故障危害

在中性点不接地系统出现单相接地故障的时候，因为线电压数值仍旧维持在正常水平，虽然三项用户能够继续维持正常工作状态，但是，在非故障相电压升到线电压且长时间的情况下，有着很大的可能会带来非故障相绝缘薄弱的位置被完全击穿，这一现象带来的是相间短路问题，最终导致输电线路和电气设备出现损坏。除此之外，在单相接地电容电流数值较大的情形下，会在接地点的位置形成一个稳定状态的电弧，电弧处的高温有着极大的可能会损坏设备，尤其是当这一问题发生在高压开关柜的三芯电缆上时候，容易因为单相击穿接地故障，直接威胁到开关柜的正常使用。同时，间歇性电弧也会产生相对应的间歇电弧过电压，这对于整个电力系统的安全稳定运行都将会产生极大的影响。

3、有效处理中性点不接地系统单相接地故障的对策

3.1故障的准确定位

也正是因为中性点不接地系统在发生单向接地故障的时候，其故障电流数值相对较少，这也为故障发生点的具体确定带来了较大的工作难度，经过相关的实践研究证明，通过使用比相法可以很好的对发生单相接地故障点的位置进行合理的判断>如若经过检测之后发现零序电流的相位滞后临时电压90度，则意味着测量点在实际的故障路径中且故障点位于检测点的下游位置，而在相反的情况下，则说明检测点并不属于故障路径中，同时实际的故障点位于测量点的上游部分。这种零序电流相量比较法本身具备如下几个特点：第一，连续电流自身的数值幅度和线路分布的电容数值大小之间呈现出一种正比例关系，并且故障路径和分支与非故障路线的长度之和这一数值远超于故障点下游的支线长度数值。并且故障路径上距离故障点最近的测量点也是零序电流的数值幅度和相位检测最为有利的位置。第二，在测量点上直接测量得到的单相接地故障所产生的工频信号具备较为显著的故障特征，同时与之相关的信号在经过滤波放大处理之后，实际的应用效果可以完全达到相应的检测要求。而在具体的故障检测过程中，需要将连续电压和线路上的测量点的零序电流进行合理的测量，这里所指的零序电压主要是来自变电站开口三角形电压的互感器上，而零序电流的测量点则是陆续分布在配电网的线路上，借此来构成一个线路区段的划分点。根据图2所示的线路可以在相应的A点之后，C点之前和D点之前开展相应的测量工作，如此一来，便可将整条的故障线路划分为四段，最后根据测量点所获得的实际零序电流大小和方向，可以将故障发生的具体位置进行确定。

图1 辐射形状配电线路

3.2管理层面的策略

日常生产生活中的配电网大部分使用的都是10kV的电网，再加之电网规模十分庞大，导致在出现单向接地故障的时候很难有效寻找出故障发生的实际位置。在这种情况下，则需要从管理层面入手有效的预防和及时处理相应的单向接地故障。在处理中性点不接地系统的单相接地故障的时候，需要有各个部门通力配合。简单一些来说，可以根据实际的重要程度将电力负荷进行合理的划分，并在出现接地故障的时候，由供电部门在有效分类各种电力负荷的前提下，通知有关的部门在对应的时间内做好相应的停电准备，并由各个部门以自身的实际工作情况作为依据提供相应的停电预案。在规定时间到达之后，供电部门则可以在统一拉闸停电的前提下，有效地进行单相接地故障位置的排查，通过这种有效的管理应急预案的制定，对于单相故障的预防和处理工作来说提供了极大的便利。

3.3技术层面的策略

在实际处理单相接地故障的过程中，值班人员需要在接受到警报的时候立即对故障母线的各相相电压数值进行检查，在发现一相电压数值接近于零并且其他的两相电压上升到线电压数值的情况下，则可以确认单相接地故障的发生。确认故障发生之后，需要对变电所内的全部电气设备是否出现明显故障做出合理的检查。在发现电气设备不存在异常运行情况的前提下，需要针对线路接地进行相应的检查。简单一些来说，就是需要将母线改为分段运行，并将平时处于并列运行状态的变压器修改为分列运行，从而更好地判断出单相接地故障所发生的区域。在此之后，再需要将补偿电容器的回路和控制的线路进行断开，随后依据小电流选线装置所发出的报警指示，针对相应的复合线路采取拉闸处理，而对于那些多电源的线路而言，则可以通过转移负荷并借助供电方式的改变来有效的寻找故障点。在故障发生线路完全确认之后，可以使用零序电流相量比较法等对实际的故障点进行合理的检测。在最终确认发生单相接地故障位置点的情况下，需要有关人员在做好安全防护措施的前提下，进入到相应的工作区域内有效的处置单相接地故障。

4、总结

中性不接地系统内部发生的单相故障对于各种供配电设施以及供电网络的安全稳定运行将会产生十分巨大的威胁。在这种情况下，有关的维修和运行人员需要在全面遵循制定的管理应急预案的前提下，在实践的过程中，通过采用合理的技术方式确定相应的故障点发生位置并进行合理的处理，同时也需要有关部门针对电气设施的安全水平做出进一步的提高，并在有效制定应急故障处理预案的基础上显著提高单相接地故障的处理效率。

参考文献

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