電力系統(tǒng)可分為大電流接地系統(tǒng)(包括直接接地、經(jīng)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3~66 kV電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式,即為小電流接地系統(tǒng)。
在小電流接地系統(tǒng)中,單相接地是一種常見故障。10kV配電線路在實(shí)際運(yùn)行中,經(jīng)常發(fā)生單相接地故障,特別是在雨季、大風(fēng)和雪等惡劣天氣條件下,單相接地故障更是頻繁發(fā)生,單相接地故障更為頻繁。發(fā)生單相接地后,故障相對地電壓降低,非故障兩相的相電壓升高,但線電壓卻依然對稱,因而不影響對用戶的連續(xù)供電,系統(tǒng)可運(yùn)行1~2h,這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn);但是,若發(fā)生單相接地故障后電網(wǎng)長時間運(yùn)行,會嚴(yán)重影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
中央信號:警鈴響,“某千伏某段母線接地”光字牌亮,中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),還有“消弧線圈動作”光字牌亮;絕緣監(jiān)察電壓表指示:故障相電壓降低(不完全接地)或?yàn)榱悖ㄍ耆拥兀韮上嚯妷荷?,大于相電壓(不完全接地)或等于線電壓(完全接地),穩(wěn)定性接地時電壓表指針無擺動,若電壓表不停地擺動,則為間歇性接地;中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng),裝有中性點(diǎn)位移電壓表時,可看到有一定指示(不完全接地)或指示為相電壓值(完全接地時)消弧線圈的接地報警燈亮;發(fā)生弧光接地時,產(chǎn)生過電壓,非故障相電壓很高,電壓互感器高壓保險可能熔斷,甚至可能燒壞電壓互感器。電壓互感器一相高壓熔斷器熔斷,發(fā)出接地信號。發(fā)生接地故障時,故障相對地電壓降低,另兩相升高,線電壓不變。而高壓熔斷器一相熔斷時,對地電壓一相降低,另兩相不會升高,線電壓則會降低。用變壓器對空載母線充電時,斷路器三相合閘不同期,三相對地電容不平衡,使中性點(diǎn)位移,三相電壓不對稱,發(fā)出接地信號。這種情況只在操作時發(fā)生,只要檢查母線及連接設(shè)備無異常,即可以判定,投入一條線路或投入一臺所用變壓器,即可消失。系統(tǒng)中三相參數(shù)不對稱,消弧線圈的補(bǔ)償度調(diào)整不當(dāng),倒運(yùn)行方式時,會發(fā)出接地信號。此情況多發(fā)生在系統(tǒng)中倒運(yùn)行方式操作時,經(jīng)匯報調(diào)度,在相互聯(lián)系時,了解到可先恢復(fù)原運(yùn)行方式,消弧線圈停電,調(diào)整分接開關(guān),然后重新投入,倒運(yùn)行方式;在合空載母線時,可能激發(fā)鐵磁諧振過電壓,發(fā)出接地信號。此情況也發(fā)生在倒閘操作時,可立即送上一條線路,破壞諧振條件,消除諧振。對于絕緣監(jiān)察裝置,通常采用三相五柱式電壓互感器加上電壓繼電器、信號繼電器及監(jiān)視儀表構(gòu)成。它由五個鐵芯柱組成,有一組原繞組和二組副繞組,均繞在三個中間柱上,其接線方式為Ynynd。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在正常情況下,第一副繞組的三相電壓是對稱的,開口三角形開口端理論上無電壓,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相金屬性接地時(假設(shè)A相),網(wǎng)絡(luò)中就出現(xiàn)了零序電壓。網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生非金屬性單相接地時,開口兩端點(diǎn)間同樣感應(yīng)出電壓,因此,當(dāng)開口端達(dá)到電壓繼電器的動作電壓時,電壓繼電器和信號繼電器均動作,發(fā)出音響及燈光信號。值班人員根據(jù)信號和電壓表指示,便可以知道發(fā)生了接地故障,并判定接地相別,然后向調(diào)度值班員匯報。但必須指出,絕緣監(jiān)察裝置是與母線共用的。導(dǎo)線在絕緣子中綁扎或固定不牢,脫落到橫擔(dān)或地上;導(dǎo)線因風(fēng)力過大,與建筑物距離過近;配電變壓器臺上的10 kV避雷器或10 kV熔斷器絕緣擊穿;同桿架設(shè)導(dǎo)線上層橫擔(dān)的拉線一端脫落,搭在下排導(dǎo)線上;線路落雷;樹木短接;鳥害;飄浮物(如塑料布、樹枝等);10kV配電線路在出現(xiàn)單相接地故障后,變電站10kV的母線上的電壓互感器檢測不到電流,則是會在開口三角形上產(chǎn)生零序電壓、電流增加等,如果運(yùn)行的時間過長,就會導(dǎo)致電壓互感器的損壞。
單相接地故障后,也有可能會出現(xiàn)諧振過電壓的情況。諧振過電壓是正常電壓的幾倍大小,因此嚴(yán)重的話會對變電設(shè)備的絕緣保護(hù)裝置產(chǎn)生危害,造成變電設(shè)備絕緣部分的擊穿,從而導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。單相接地故障還有可能會導(dǎo)致間斷的弧光接地現(xiàn)象,同時諧振過電壓會擊穿絕緣保護(hù)層,產(chǎn)生線路的短路事故,出現(xiàn)配電變壓器燒毀的事故,使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀,也可能發(fā)生電氣火災(zāi)事故。
嚴(yán)重的單相接地故障,可能破壞區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定,造成更大事故。
像導(dǎo)線落地這種類型的單相接地故障,一旦出現(xiàn)配電線路持續(xù)工作的情況,那么同配電設(shè)備近距離的行人以及線路的檢查人員(尤其是夜間的線路檢查人員),極有可能發(fā)生跨步電壓產(chǎn)生的電擊事故,還有可能會發(fā)生牲畜被電擊的事故。
10kV配電線路接地,除了要進(jìn)行人工的選線之外,還會對沒有出現(xiàn)單相接地故障的配電線路進(jìn)行停電,暫停對其他用戶的正常供電,這對供電企業(yè)來說,會直接影響其供電的可靠性,同時單相接地故障還要進(jìn)行配電線路的停止運(yùn)行,對配電線路中出現(xiàn)故障的線路進(jìn)行查找和維修,在維修期間無法做到對用戶進(jìn)行正常的供電,特別是在莊稼生長期、大風(fēng)、雨、雪等惡劣氣候條件,和在山區(qū)、林區(qū)等復(fù)雜地區(qū),以及夜間、不利于查找和消除故障,將造成長時間、大面積停電,對供電可靠性產(chǎn)生較大影響。10kV配電線路中的單相接電故障,其中的配電線路中接地會產(chǎn)生大量的大地放電現(xiàn)象,這種大量的放電屬于一種直接的電能損耗,根據(jù)電力企業(yè)的相關(guān)規(guī)定,這種配電線路的接地運(yùn)行不能夠維持2個小時以上,一旦超過2個小時,會造成大量的電能浪費(fèi)10kV配電線路接地過程中,平均的接地電流處于6到10A之間,根據(jù)現(xiàn)今的電力水準(zhǔn)計算,會產(chǎn)生約34560kVH的電能浪費(fèi)。
在10kV配電線路接地故障發(fā)生的過程中,可以采用在變電所中進(jìn)行小型電流接地進(jìn)行自動選線的設(shè)置裝備,這種小型電流接地自動選線的裝置可以在配電線路接地之前進(jìn)行配電線路接地的測量
同時,針對配電線路的實(shí)際應(yīng)用,應(yīng)該要更加注重小電流接地自動選線裝置和各個配電線路中的出現(xiàn)間隔中的零序電流互感器進(jìn)行密切的合作目前的配電系統(tǒng)中,大部分的變電站配出都開始使用信號源,其位置分布分別在配電線路的開始處、中間以及末端處,指示器能夠明確的告訴我們故障的實(shí)際發(fā)生位置、更加迅速的處理線路的故障問題。對配電線路定期進(jìn)行巡視,主要檢查導(dǎo)線與樹木、建筑物的距離,電桿頂端是否有鳥窩,導(dǎo)線在絕緣子中的綁扎或固定是否牢固,絕緣子固定螺栓是否松脫,橫擔(dān)、拉線螺栓是否松脫,拉線是否斷裂或破股,導(dǎo)線弧垂是否過大或過小等。
對配電線路上的絕緣子、分支熔斷器、避雷器等設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行絕緣測試,不合格的應(yīng)及時更換。對配電變壓器定期進(jìn)行試驗(yàn),對不合格的配電變壓器進(jìn)行維修或更換。在農(nóng)村配電線路上加裝分支熔斷器,縮小故障范圍,減少停電面積和停電時間,有利于快速查找故障點(diǎn)。在配電線路上使用高一電壓等級的絕緣子,提高配電網(wǎng)絕緣強(qiáng)度。
當(dāng)配電線路發(fā)生單相接地后,變電所值班人員應(yīng)馬上作好記錄,迅速報告當(dāng)值調(diào)度和有關(guān)負(fù)責(zé)人員,并按當(dāng)值調(diào)度員的命令尋找接地故障,當(dāng)拉開某條線路的斷路器,接地現(xiàn)象消失,便可判斷它為故障線路。