110kV及以上变电站小电流接地系统电压异常分析处理

保定供电公司 卢国华

在110kV及以上变电站中，中（110kV变电站）、低压侧绝大部分为小电流接地系统，担负着为用户供电和为变电站提供站用电源、无功补偿的任务。系统电压的稳定正常运行是保证电力系统正常运行和用户可靠供电的必要条件，因此对变电站各级母线电压进行监视并使其控制在正常允许的偏移范围内，对于运行人员来说是一项重要的日常工作。但是，实际许多电压异常情况的产生，诸如电气设备的一次、二次故障等都可能造成电网三相电压的不平衡，运行人员只有正确区分这些异常情况，才能正确判断，加快对电压异常的处理速度，防止事故扩大。

在小电流接地系统中，由于35kV系统电压异常情况表现形式较为多样化，彼此间又有些相似容易混淆，故判断方式也较为复杂。本文结合运行中发生的实际情况，从各种电压异常的现象入手，结合现场实例，对35kV小电流接地系统几种常见电压异常的情况进行分析、判断，进而给出处理方法。

一、一相电压降低或为零，另两相电压升高，高于相电压或等于线电压

此现象为单相接地，由于一相接地，使中性点电压发生位移，造成另两相电压升高。如一相电压为零，另两相电压升高到线电压，则是金属性接地；如一相电压降低但不为零，同时另两相电压升高，高于正常的相电压但低于线电压，则是非金属性接地。如同时伴随有电压的波动，则是间歇性接地，但是要注意，间歇性接地时电压波动频率较低，一般在每秒钟一次以下，而且三相电压的波动是相对固定且关联的，即电压降低的相和升高的相不变，而且在一相电压降低的同时，伴随另两相电压的升高。

单相接地是小电流接地系统中最常见的故障，多发生在潮湿、多雨天气。单相接地的原因很多，主要有：设备绝缘不良，如老化、受潮、绝缘子破裂、表面脏污；小动物及外力破坏；线路断线；恶劣天气，如雷雨、大风等。

当判断小电流接地系统发生单相接地故障时，应先检查变电站内设备有无明显的故障现象。如果不能找出故障点，再进行线路接地的查找，拉路可参照以下顺序进行：

1.变电站装有小电流接地选线装置的，首先拉开该装置选定的接地分路。

2.拉开母 联（分段）断路器，缩小接地故障范围。

3.对接地段母线所有剩余分路，按接地拉路序位表顺序试拉、合断路器，拉、合顺序一般如下：

（1）空充线路。

（2）双回线路。

（3）接地故障频发线路。

（4）一般性质负荷长线路。

（5）一般性质负荷线路。

（6）电容器。

（7）站用变（采用刀闸直接连接到母线的站用变除外）。

（8）带有重要用户线路。

4.每拉开一路断路器，确认接地信号未复归后，应合上该断路器，再试拉下一路（电容器回路断路器在拉开后应不再合上，待故障支路查出后再根据电压和功率因数情况及时投入）。

5.如上述方法不能查出接地故障分路，应判断为发生多路同相接地或母线及以上设备接地，按下列顺序进行拉路查找：

（1）向调度汇报查找情况，申请将接地段母线上所有分路停运查找。

（2）对接地段母线所有分路，按接地拉路序位表顺序拉开各分路断路器。

（3）每拉开一路断路器，确认接地信号未复归后，然后再拉开下一路。

（4）发现接地信号复归后，应判定该分路接地，保留该分路断路器在断开位置，然后开始送出其它已拉开断路器。送出过程中应注意确认接地信号未发生后，再合上下一路；如发生接地信号，应判定该分路接地，保留其在断开位置。

（5）如果将接地段母线上所有分路断路器全部拉开后，接地信号仍不恢复，应判定为接地故障发生在母线及以上设备上。

6.母线及以上设备接地故障的查找：

（1）拉开接地段母线主进断路器。

（2）合上接地段母线母联（分段）断路器，如发生接地信号，应判断故障发生在母线上；否则，应判断故障发生在主变相应绕组至主进断路器之间，可通过在主变相应引线桥验电或检查相应引线桥避雷器泄漏电流等方法进一步验证。

7.查出接地设备后，将设备转检修处理。

如：2011年8月15日00：16分，辛兴站35kV4号母线接地：A相0kV、B相37.6kV、C相37.5kV。经现场检查35kV4号母线所属设备未发现明显异常。试拉路将35kV4号母线上313、317开关全部拉开后，接地仍未消除。然后拉开1号主变301开关，接地故障消除。合上35kV母联345开关后，接地故障再次发出。判断为35kV4号母线设备接地，但经检修人员检查35kV4电压互感器及避雷器无故障。于是在拉开35kV4号母线上所有母线侧刀闸后，将35kV母联345开关转运行，对4号母线充电正常，无接地信号发出。然后拉开345开关，逐路合上各路出线侧刀闸，合上345开关，进行试送查找接地点，当合上315-4刀闸，合上345开关后，出现35kV4号母线A相接地现象。判断为345-4刀闸至345开关部分有接地，后经检查试验，确认315开关A相绝缘电阻为零，导致接地。

二、一相、两相、甚至三相电压降低，但不为零，其他相电压不变，与电压降低相相关的线电压降低

此现象为电压互感器高压保险熔断。由于高压保险熔断，高压侧缺相，会在电压互感器低压侧出现零序电压，当零序电压达到接地信号限值，会发出接地告警信息，此时应通过其他相电压的变化，与单相接地故障进行区分。特别需要注意的是，有时高压保险熔断后，相电压仅下降2000V左右，也不会发出接地告警或者电压断线信号，需要运行人员认真检查才能发现。

判断为电压互感器高压保险熔断后，需要经故障的电压互感器停运，做好安全措施后，取下高压保险，用万用表测量高压保险，再次确认高压保险是否熔断。并且需检查电压互感器外观是否有异常。如不能判断高压保险熔断是否是由电压互感器故障造成的，则应由专业人员检查试验后，再将电压互感器投入运行。

如2012年3月13日11：15分，祝泽站10kV4号母线电压不平衡，A相6.19kV、B相5.94kV、C相6.38kV，线电压AB相10.32kV、BC相10.58kV、AC相10.93kV，判断为电压互感器B相高压保险熔断，将10kV4号电压互感器转检修，取下电压互感器A相高压保险后，经测量其电阻无穷大，高压保险已熔断，更换保险后，母线电压恢复正常。

2010年04月22日13：38，雷雨天气，东亭站发10kV1号母线PT断线报文。现场检查51-7电压互感器小车未发现明显异常。拉出51-7电压互感器小车，取下一次保险，测量三只保险，发现三相全部熔断。经检修人员现场进行专业检查，对51-7电压互感器进行绝缘及直阻试验，未发现异常。更换一次保险后，送电正常。

三、一相、两相、甚至三相电压降低为零，其他相电压不变，与电压降低相相关的线电压降低

此现象为电压互感器低压保险熔断，或者小开关跳闸。当低压保险熔断后，只影响熔断相的电压，不会产生零序电压，因此不会发出接地信号，但是由于熔断相电压降低到零，达到保护装置电压断线定值，某些经电压闭锁的保护会发出电压回路断线信号。

判断为电压互感器低压保险熔断后，应取下电压互感器低压保险进行测量，判断保险是否熔断，如确已熔断，则更换保险，如更换后再次熔断，不得再更换后送电。此时应检查二次回路由于异常，防止由于二次回路由短路故障造成电压互感器损坏。需注意的是当电压互感器二次侧带有经电压闭锁的保护或者自投装置时，为防止保护或自动装置误动，应在采取可靠的措施后，再断开三相保险或者小开关检查。

四、三相电压频繁波动，忽高忽低，电压升高时甚至超过线电压

这种现场一般发生在空母线送电过程中，是电磁谐振。有时可能报出接地信号。谐振过电压与接地故障的区分，主要是电压表指示会超过线电压，表针会打到头。而接地故障时，非故障相对地电压最高等于线电压值，而线电压则不变。谐振的具体现象有：

1.基波谐振时；一相电压低，但不为零；两相电压高，超过线电压，表针打到头。或两相电压低，但不为零；一相电压高，表针打到头。

2.分频谐振时，三相电压依次轮流升高，并超过线电压，表针打到头，三相表针在同范围内低频摆动。

3.高频谐振时，三相电压同时升高，远超过线电压，表针打到头。也可能一相电压上升（高于线电压，表针打到头），另两相电压下降。

产生谐振的原因，有倒闸操作，系统中发生事故（断线、接地）等。常见的谐振过电压有：

1.消弧线圈处于全补偿或接近全补偿运行，三相电容不平衡时，产生串联谐振过电压。

2.系统中发生断线、间歇性电弧接地故障，引起铁磁谐振过电压。

3.中性点不接地系统中，用变压器对母线充电时，电磁式电压互感器各相与母线对地电容构成谐振回路，形成谐振过电压。

4.中性点不接地系统中，配电变压器高压绕组接地，引起谐振过电压。

5.用电磁式电压互感器进行双电源定相工作，引起谐振过电压。

6.断口上有并联电容器的开关，在一侧带电时，备用于接有电磁式电压互感器的不带电母线（断路器并未合闸）上，产生谐振过电压。

谐振过电压的持续时间可能较长，甚至长期保持，直到谐振条件被破坏为止。发生谐振过电压时，应根据系统情况、操作情况作出判断。处理谐振过电压事故的关键，是破坏谐振的条件。常用的有以下几种方法：

1.由于操作后产生的谐振过电压，一般可以立即恢复到操作以前的运行方式。分析原因，采取防止措施以后，再重新操作。例如：调整消弧线圈的分接头，使补偿度符合要求，改变操作方式等。

2.对母线充电时产生谐振过电压，可立即送上一条线路，破坏谐振的条件．消除谐振。

3.如果是运行中突然发生谐振过电压，可以试断开一个不重要负荷的线路，改变参数，消除谐振。

4.为了避免在母线停、送电时造成的谐振，可以改变母线停送电的操作顺序。母线停电时，先停电压互感器，再将母线电源断开。母线送电时，母线带电后，再合电压互感器一次隔离开关，或者带一条线路送电。

如2012年8月15日，甘城站二期送电过程中，当合上10kV主进502开关后，发现10kV2号母线电压频繁波动，判断为是发现铁磁谐振，立即送出一条线路，谐振现象消失，电压恢复正常。

五、特殊故障造成的电压异常

对由于电压互感器三相负载不对称、接线错误等原因造成的二次回路电压异常，通常会在变电站送电时发生，特别是新、改、扩建变电站送电时。此时，要求运行人员在母线送电后认真检查母线电压是否正常，如三相是否平衡、与另一条母线电压是否对应。发现异常后及时通知检修人员检查处理。

如2012年11月30日，在某变电站二期扩建工程送电时，当合上母联345开关给35kV2号母线送电后，发现母线相、线电压均比同一台变压器带的1号母线高2000V左右，2母线电压为AB相38.19kV、AC相38.06kV、BC相38.24kV，A相21.96、B相21.85、C相22.01；1号母线为AB相36.06kV、AC相36.01kV、BC相36.09kV，A相20.78、B相20.53、C相20.82kV。判断为电压异常，后经检修人员查找，发现室外电压互感器二次接地线未按照图纸要求单独引至保护室接地，而是在室外端子箱处接到开口三角二次接地线后，通过开口三角接地线引至保护室接地，导致电压互感器二次侧电压叠加开口三角接地线电阻上的电压，造成母线电压偏高。

由于小电流接地系统中电压异常的现象较为常见，彼此间现象相似、容易混淆，而产生电压异常的原因又多种多样，因此要求运行人员对母线电压认真监视，发现电压异常后要收集所有异常现象综合判断，及时正确的进行处理，以确保电力设备安全、稳定、可靠运行和对用户的高质量、可靠供电。以上是本人在工作学习中总结的一些经验，希望能与各位同仁一起交流探讨。

[1]国家电网公司人力资源部组编.国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材—变电运行(220kV)(第一版)[M]..北京:中国电力出版社,2010,540-542.

[2]平原.小电流接地系统中电压异常的分析及处理[J].北京电力高等专科学校学报(自然科学版),2010,04.

[3]缪君.小电流接地系统中电压异常的分析及处理[J].中国科技博览,2010.