【摘要】金温铁路10kV电网系统，属于山区电力线路。由于地处山区，地形条件复杂，运行中发生的接地故障较多，查找线路故障点的难度较大。为了能使配电值班人员准确判断接地信号的类别，及时处理故障，保证电网的安全可靠运行。本文通过几年来的运行实践，对发生的几类典型接地故障情况进行了分析，提出了接地故障的判别方法，对运行值班工作有一定的借鉴作用。
【关键词】中性点不接地系统 高压熔丝熔断 系统铁磁谐振 接地
1．前言。金温铁路10kV电力系统由金南、永康、丽水、青田、温西五座10kV配电所；247公里10kV贯通线路；13条10kV站场线路组成，自1998年建成投入使用，属于山区电力线路。由于地处山区，地形条件复杂，线路故障发生后查找的难度较大。在运行中，配电所经常发生接地信号动作，但有时线路上并没有接地故障，若我们判别接地故障的经验不足，找不到问题之所在，往往会耽误故障处理的时间，影响正常供电。所以，就这个问题有必要进行一些分析总结。
2．中性点不接地系统接地信号动作的原理分析。
在我国，35kV及以下系统是采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式的。因不接地系统发生单相接地时的电流是接地电容电流或经消弧线圈的残余电流，相对讲电流较小，所以我们习惯将其称之为“小电流接地系统”。中性点不接地系统电网正常运行时各相对地的电压ÙA、ÙB、ÙC是对称的，各相电流等于负荷电流及对地电容电流之和，各相对地电容电流的数值相等而相位相差120°，他们的矢量和等于零。其向量图如图1所示：
如图2，中性点位移，当中性点不接地系统的各相对地电容不相等时，即使在正常运行状态时，中性点的对地电位也不再是零，这种情况叫做“中性点位移”，即图中O―O′。这种现象的产生多数是由于架空线路排列不对称而又换位不完全原因造成的。当中性点对地电压UO不为0且UO大于绝缘监察系统定值时，便有接地信号发出，而UO反映的是中性点对地电压，其计算公式为：
3UO=ÙA+ÙB+ÙC
从上式可以看出，当电网各相电压ÙA、ÙB、ÙC不平衡时，便有中性点对地电压UO产生，而电网电压的不平衡度是接地信号发生与否的关键。
3．几类典型接地故障分析。根据几年来的运行资料，我们统计了以下几类发生接地信号的情况：
3．1 高压熔丝熔断引发的接地信号。根据运行经验，电压互感器高压熔丝熔断时，熔断相电压降低，但不为零，是因为电压互感器PT有一定的感应电压，所以其电压并不为零而其余两相电压为正常电压，其向量角为120°。同时由于断相造成三相电压不平衡，故开口三角形处会产生零序电压，例如：电压互感器C相高压熔丝烧断，矢量合成结果见图3，电压大约为33V左右，故能起动接地装置，发出接地信号。
另外，当受电电源发生系统缺相时，故障相的电压表计有指示，非故障相的表计指示不变。
电压互感器低压熔丝熔断的故障现象与高压的不同之处在于：一次侧三相电压仍平衡，开口三角形没有电压，因而不会发出接地信号，其它现象均同高压熔丝熔断的情况。
3．2 系统铁磁谐振引发的接地信号。由于系统中电压互感器PT的励磁电抗XL（等于ωL）过低，倒闸操作时空送母线或操作手法不正确、系统接地运行时间过长等情况，都可能导致系统发生铁磁谐振，此时，系统三相电压是不平衡的，产生的中性点位移会使保护动作而发出接地信号，这是一种假接地故障。
发生铁磁谐振的一个显著特征就是产生过电压，我们可以从表计的变化观察到系统发生谐振的情况并据此进行判断：一相（或两相）表计指示降低（不为零），其余相表计指示升高，超过系统电压；或者三相表计指示依相序次序轮流升高，并在1.2～1.4倍相电压之间做低频摆动。
3．3 单相完全接地引发的接地信号。当线路上某点发生金属性接地时（如C相），接地相对地电压为零，此时中性点电位不再是零，对地产生电位，产生严重的中性点位移，中性点位移电压的方向与接地相电压在同一直线上，与接地相电压方向相反，大小相等（即―ÙC）。如图4。
可写出下列电压方程式：
Ùo+ÙC=－ÙC+ÙC=0
式中Ùo――中性点对地电压
ÙC――C相电源电压
故有Ùo=－ÙC
由向量图上分析，电压三角形位置发生了平移。未接地的两相对地电压就是对C相的电压，数值升高到相电压的 倍，即A、B两相的对地电压等于线电压。
由上分析可知：在中性点不接地的三相系统中，当一相接地后，各相间的电压大小和相位没有变化，电压的对称性没有变化。《铁路电力管理规则》第69条规定：在中性点绝缘系统和小电流接地系统中发生的单相接地故障，允许故障运行时间一般不超过2小时。以利于查找接地故障点。
实例分析：
一次，金温铁路温西10KV配电所预告警铃响起，贯通母互“10kV系统接地”光字牌点亮。观察仪表发现：贯母C相电压表计显示不正常，下降很多，而A、B相正常，贯通线路C相电流显示正常。判断有可能是C相高压熔丝熔断或C相低压熔丝熔断。检修从10kV贯通母互柜端子排上测得电压如下：
结果显示低压熔丝前后侧数据一样，故不可能为低压熔丝熔断。把C相低压熔丝拿下测量后发现确实没断。经停役贯母互柜后检查确为C相高压熔丝熔断，更换后恢复正常。
综合分析几年来运行中发生的各种接地故障现象，归纳出中性点不接地系统接地故障简易判别方法如下表：
其他相以此类推，根据此表可以很快找到故障点。
5．结语。电力系统接地信号动作的具体原因是非常复杂的，本文仅从本单位几年来设备运行中发生的接地故障现象进行了分析和判别，提出了一点意见。随着电力系统自动化控制技术的发展，接地故障的判别也出现了一些新的特点，在工作中，我们应结合设备的实际情况，注意观察表计及绝缘监测系统提供的信息，准确地判断出接地故障的类别，采取正确的方法及时进行处理，才能保证电网的安全可靠运行。
参考文献
1 《交流电气装置的过电压保护及绝缘配合》.DL/T620-1997
2 《进网作业电工培训教材》.中华人民共和国能源部.辽宁科学技术出版社
3 《电力系统继电保护原理与运行》.华中工学院编.电力工业出版社
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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