330kV变电站35kV系统单相接地故障判断及处理

李晓鹏，侯延鹏，畅志雄，邵 冲

(甘肃省电力公司检修公司酒泉分部，甘肃 酒泉 735000)

330kV变电站中的35kV系统是典型的不接地系统，常连接有电容器、电抗器、所用变等设备，如图1所示。它担负着为系统提供无功补偿、为变电站提供电源等任务，具有重要的作用。若该系统发生单相接地故障，由于是不接地系统，单相接地故障电流小并常伴有母线PT保险熔断，故障现象较隐蔽，不易发现和查找，有可能导致35kV系统长时间带故障运行，主变低压侧长时间PT异常，甚至会发生其他伴生故障。因此，在故障发生时要快速确定故障点，消除故障，提高设备的运行水平。

图1 330kV变电站的35kV系统常见接线

1 典型故障及现象分析

1.1 典型故障简介

2011年11月，某330kV变电站的35kV系统母线电压异常，后台显示两相无电压，主变保护报低压侧PT异常。运行人员巡视发现PT保险爆炸，申请派检修人员进行更换。检修人员赶赴现场，在更换前进行了检查，发现所用变电缆头融化，发生单相接地故障。检修人员立刻申请停用所用变，之后更换了PT保险，母线电压恢复正常。

2012年4月，某330kV变电站的35kV系统1号SVC阀跳闸，检修人员前往进行故障处理。在对SVC阀进行检查后，没有发现会导致跳闸的异常。经过查找，发现35kV母线电压异常，无法使SVC阀正常导通，SVC阀保护动作跳闸。通过进一步检查，最终确定故障原因为所用变电缆头融化，发生单相接地故障，从而引起后续一系列的故障。退出所用变进行处理，更换PT保险后系统恢复正常。

通过以上2次故障的处理经过可以发现，由于35kV系统单相接地故障较隐蔽，部分运行、检修人员对其认知还不够充分，故障汇报不够准确，处理的条理不够清晰，导致故障处理不够及时。因此，有必要对该类型故障开展进一步研究、分析并给出有效的故障判断步骤和处理方法。

1.2 故障现象及分析

以35kV侧带1组电容器运行为例，其简化后的原理图，如图2所示。所用高压侧为三角形接线；电容器、电容器支路为星型接线，中性点正常运行不接电，均只计入其对地杂散电容。

图2 35kV侧接地故障原理

330kV变电站35kV系统为不接地系统，以A相为接地相。在发生单相接地故障时，系统的对地电压发生如下变化：

由于A相接地，其中无故障电流流过，正常相对地的电容电流为：

故障电流为正常相电容电流之和：

上式说明，接地电流为电容电流，超前接地相电动势(Ea)90°。C∑为该系统所有设备对地电容之和，电网中的电缆设备越多，C∑越大。在330kV变电站中，35kV系统一般所接设备数量较少，除所用变之外一般无电缆进线。因所用的电缆不足100 m，其余设备，如电容器组、电抗器组、所用变、PT等的对地电容值也较小，所以C∑可以忽略不计。

从以上分析可以看出，发生单相接地故障时，故障相电压为0，非故障相电压为线电压。由于系统对地电容小，故障电流较小，保护无法选择性地切除故障。电压保护可以动作，切除相关电容器或者电抗器，但若故障点并不在所切除支路，故障将会继续存在。为避免不同名相再次接地，不允许长期带故障运行，一般不超过2 h。

2 故障判断流程

35kV系统发生单相接地时，电压的变化比较明显，可以用电压作为突破口来确认是否存在故障。其判断流程如图3所示。

2.1 用遥测、遥信进行初判

后台遥测、遥信，能够快速反映异常状态，运行人员应该迅速地发现这些异常信息，并进行初步判断。如后台接收到如下信息，标志着35kV系统可能存在异常：

（1）主变保护上出现主变低压侧PT异常的报文，并有铃声预警；

（2）35kV母线连接的电容器低电压保护动作；

(3) 35kV母线连接的SVC阀保护动作等。

运行人员发现这些异常后，可在后台查看35kV母线电压的遥测量和保护报文。如果母线电压正常，并伴有设备故障跳闸，那么跳闸设备的一、二次可能存在故障，并已被切除，应对其进行检查。如果母线电压正常，且无设备故障跳闸，那么很可能是发出预警的设备电压回路异常，应对其进行检查。如果母线电压仍然异常，如一相电压为0，另两相为35kV，可判断为单相接地故障。由于接地故障发生时，常伴有PT保险熔断，也可能存在两相电压为0，一相为线电压，甚至三相电压全为0的情况，因而尚不能做出确切判断。但是，只要出现相电压的异常升高，应马上巡视一次设备，很可能是出现了单相接地故障，因为单纯的PT保险熔断或者二次回路异常，很难出现电压升高的情况。

2.2 测量PT二次电压排除干扰

保护装置、后台电压异常，除了出现接地故障外，还有可能是PT空开跳闸、电压二次回路异常等原因引起的。为了排除这些干扰因素，可以直接到PT端子箱，测量最初始的PT二次电压。如果电压正常，那么应当检查空开、二次接线、采样回路等；如果电压仍然异常，那么基本可以确定，不是PT损坏，就是一次电压已经异常。

2.3 对一次设备验电确认故障

如果怀疑一次电压发生异常，而又没有办法测量一次设备电压，可以采取验电的方法进行判断。使用相应电压等级的验电器，对35kV母线进行直接验电。如果有接地故障发生，那么接地相必然无电。验电最好在PT保险的两端进行，以便同时判断出是哪一相保险已经熔断，方便之后的故障处理。经过这一步骤，再结合前面2次测量，应该已经可以确定是否存在接地故障，并确认了故障相。

3 故障处理方法

运行人员在确认故障类型后，应迅速采取措施，发现并隔离故障点。

图3 故障判断流程

3.1 多种方式发现故障点

运行人员在确认存在故障后，可以采取多种方式查找故障位置。运行人员应巡视一次设备，注意有无明显的接地点。应特别关注电缆进线，注意观察电缆有无鼓胀、有无焦糊味，可以用红外测温仪对电缆进行测温，一般接地点的温度与其他相有所不同。

3.2 迅速隔离故障点

运行人员在找到故障点之后，应迅速采取措施，将故障点隔离。在隔离故障设备后，可以对母线再进行一次验电，如果母线电压已经恢复正常，那么可以确认故障已经切除。并且，在此之后，应尽快更换PT保险，更换时要注意保险的额定电流，防止更换后再次熔断。更换保险后，各设备的35kV母线电压应恢复正常。之后可以进行故障设备的检修工作。

4 结束语

35kV系统发生单相接地故障时，虽然不会直接危及主设备的运行，但是如果再发生不同名相接地，则会造成设备跳闸。因此，需在较短时间内排除故障，最多不能超过2 h。但是在实际工作中，由于检修人员距离发生此类故障的变电站较远，致使从故障发生至被隔离所需的时间远超规定。“三集五大”之后，运维人员应该具备更高的技术水平，承担更大的责任。通过对此次事故的分析，可以提高运维人员处理这类故障的能力，缩短故障持续的时间，提高设备的可靠运行水平，充分体现“大检修”体系的优越性。

1 国家电力调度中心.继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.