浅谈小接地电流系统的单相接地与谐振

浅谈小接地电流系统的单相接地与谐振

陈新元

大理供电局，云南省 大理市 671000

摘要：小接地电流系统是我国电力系统中中性点接地的重要方式之一。受到设备结构、运行环境等因素影响。小接地电流系统经常会出现单相接地、谐振等故障问题，对后续电力资源传输期间的稳定性造成不利影响。本文就针对以上背景，分别阐述小接地电流系统中单相接地与谐振故障以及故障处理对策，以供参考。

关键词：小接地电流系统；单相接地；谐振

前言：随着电力工程建设规模不断扩大，电力系统内部结构更加复杂。为根本上保障电力系统运行期间的安全性、可靠性，需要着重分析小接地电流系统中单相接地与谐振故障问题的区别，可使用专项技术手段消除磁铁谐振，进一步提升电网结构绝缘水平，确保系统供电连续可靠。

1、小接地电流系统单相接地故障

小接地电流系统可以使用中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高阻抗接地等手段。在系统出现单相接地故障问题的情况下，依然能够在故障状态维持正常运行，供电期间的安全性较高。但单相接地故障后，小接地电流系统中的非故障相线过高电压，一定程度影响到设备的绝缘性、全寿命周期，导致故障问题更易出现。

1.1相接地故障现象

1.1.1金属永久性单相接地

在小接地电流系统的吊瓶、悬瓶、避雷器被击穿、配电变压器的绕相绝缘被击穿的情况下，非接地中的电压值会从原有正常状态下的58V升到100V，电压互感器中的三角两端电压值也会异常升高，系统中的绝缘监测继电器发出接地信号，并将该种异常情况报告给有关部门。

1.1.2非金属性短路接地

在小接地系统中，高电阻、电弧以及树障等问题导致小接地电流系统吊瓶、悬瓶、避雷器被击穿、配电变压器的绕相绝缘被击穿[1]。两相的电压值可达到58～100V，电压互感器开口三角两端的电压值为70V，启动了绝缘检查继电器发动机，发出相应的接地信号，作出预警提醒。

1.2单相接地故障后果

在小接地电流系统出现单相接地故障后，没有接地的两相值提高三倍或三倍以上，导致线路及电气设备安全运行状态受到不利影响。由于电压互感器的磁力阻抗较大，故障发生时流过的电流小。

在故障点消除的情况下，非接地箱在故障发生时的电荷会通过电磁互感装置中的高压线圈接入到大地[2]。在电压瞬间增大时，电压互感器的高压线圈以及非接地的两相励磁电流也会随之增大，并出现饱和情况，最终引发相间串联谐振现象。

因接地电弧的熄灭时间存在一定差异，故障点接触位置不同。在电力系统中的单相接地故障也不一定都会产生过大的激磁电流，高压侧熔断器的运行也应当在具体检测过程中严格把控。

1.3单相接地故障处理

在单相接地故障处理时，需要首先判明故障性质以及类别，通过分割电网的方式缩小故障范围，检查站内设备运行状态，配合使用适宜的接地选线方式。

首先，在单相接地故障判断过程中，变电人员如发现母线中的电压异常、消弧线圈动作、接地信号动作以及开口三角电压数值存在较大波动的情况下，需要及时记录母线上电压值以及线电压数值，基于小电流接地检测设备运行状态，将实际情况汇报给调度人员[3]。调度人员结合变电所、发电站以及用电用户反馈的相电压、线电压及开口三角电压数值，判断电压数值、消弧线圈以及接地信号的运行状态，确定造成各数值异常变化的原因是单相接地故障或压变保险熔断等引起；

其次，在确定故障发生原因及故障属性后，需要分割电网并缩小故障范围。结合绝缘监测仪表数值，快速找到单相接地故障发生位置。找寻故障点期间需要调整设备运行状态，分割电网并缩小接地故障范围。分网运行进一步划分为系统分网运行、变电站分网运行两种形式。系统的分网需要在同一调度指挥下开展，分析各部位之间的功率平衡性、继电保护器的合理性、消弧线圈补偿度等数值。在使母线分段运行后，找出存在接地信号的母线。

最后，进行接地选线工作。如确定小接地电流系统单相接地故障原因，系统还出现线路跳闸重合成功的情况，可对该线路进行试拉。拉开电容器开关、空充旁路母线开关。在接地变压器以及系统所属发电厂、用电用户检查完毕后，对接地母线上的线路进行按顺序逐条试拉。尽量缩短停电时间，避免单相接地故障问题对用户造成更大的影响。

2、小接地电流系统谐振故障

小接地电流系统谐振故障，可划分为并联磁铁谐振故障与串联磁铁谐振故障两种类型。并联磁铁谐振故障主要就是中性点中不接地系统、小电流接地系统中的母线系统以及母线电磁电压互感器中非线性电感组成谐振回路；串联电磁谐振就是小电流接地系统中，断路器接口为均压电容、母线电磁电压互感器非线性电感的谐振回路[4]。电压互感器产生出过电压后，电流也会随之升高，使得电压互感器被烧损。谐振故障严重的情况下也会引发避雷器、变压器、电路器的闪络甚至爆炸等安全事故。

2.1谐振故障现象

电压互感装置的基波谐振故障问题出现后，两相对地电压升高，一相降低或两相降低、一相升高等情况均有可能发生。

电压互感器的分频谐振故障问题出现后，三相电压同时或轮流依次升高。范围内低频摆动。

电压互感器的谐振问题出现后，线电压指标不变，引发高压侧熔断器熔断，导致继电保护装置以及自动保护装置出现误动作。

2.2谐振故障发生原因

第一，小型变压器线绝缘老化。小型变压器的话会导致线圈绝缘击穿，进而引发闸间、层间断路问题。电网在中性点不接地的情况下，单相接地电流能够得到有效把控，变压器的一次负荷电流更高[5]。在变压器内部出现单相接地故障问题的情况下，故障电流会受到抗电能力更强的绝缘油影响而出现对地放电问题，最终导致电网谐振问题出现；

第二，操作不当。在操作变压器环节，工作人员使用带负荷拉开分支线路隔离刀闸、带负荷拉开配电变压器高压低落保险，进而出现刀闸间弧光短路问题。

第三，相对地参数不平衡。相对地参数不平衡或者在合闸瞬间的相位角会出现一相或多相的谐振现象。如分频谐振问题出现时，频率较低，电压表会出现周期性振动情况。电压互感器及磁电流增大，极易引发电压互感器被烧损问题，对小接地电流系统造成不利影响。

2.3谐振问题处理对策

在谐振问题出现后，小接地电流系统产生过电压情况，绝缘薄弱处容易被击穿，母线电压互感器的过电流被烧毁。因此需要找寻出导致谐振问题出现的原因。采取合理附加措施，控制谐振过电压幅值，缩短故障问题持续时间。

在出现铁磁谐振问题的情况下，在电源电压中的连续分量与高次分量存在，会出现接地信号，但实际上却没有故障点。因此需要维护过程中注意区分单相接地故障以及谐振故障问题。

总结：总而言之，在小接地电流系统运行过程中，单相接地与谐振故障问题均可影响到系统稳定性、电力资源的传输水平。引发单相接地及谐振故障的原因不同。依照现有技术规范，为避免单相接地故障进一步发展成为多相接地故障，需要加大系统运行全过程监管力度，结合单相接地及谐振故障特征、影响范围等因素，确定出专项可行的故障维护对策。

参考文献：

[1]李景丽,刘鹏,赵子敬,陈星,张胜乐,张高鸣.基于脉冲电流的谐振接地系统单相接地故障选线方法研究[J].电瓷避雷器,2022(03):133-141.

[2]李琦,彭书涛,任冲,张志华,赵倩.谐振接地系统单相接地故障有源电流注入全补偿消弧研究[J].电力电容器与无功补偿,2020,41(05):118-124.

[3]沈润,戴明,王志贺.小电流接地系统铁磁谐振与单相接地的特征及两者辨识[J].科技风,2018(35):198.

[4]姚政.小电流接地系统单相接地与铁磁谐振故障分析[J].广西电力,2015,38(03):77-78+81.

[5]眭万军. 小电流接地系统谐振接地单相接地故障选线研究[D].南京师范大学,2015.