电力系统大电流接地故障分析之举措

华薛超

【摘要】改革开放后，随着国民经济的高速发展，国家电网架构也在逐年扩容，也在逐渐向更高电压等级发展。从500kV到1000kV，在这短短几十年，国家电网系统建设实现了跨越式发展，高电压等级电网的建设不仅丰富了国家电压等级，还为实现南北、火电与水电资源的共享打通了输送通道。那么，随之而来的将是针对高电压等级电网安全问题。

【关键词】大电流;接地故障;短路;短暂性;永久性

目前，高电压等级电网一般都采用中性点大电流直接接地运行方式。本文就针对电力系统中大电流接地故障进行分析和探讨，并通过一些改进措施来改善故障的出现和预防。

1、大电流接地系统概念

在我国，均把超过110kV及以上的电力系统称为大电流系统。而大电流接地系统均采用中性点直接接地方式。由于，中性点直接接地系统在发生单相故障时，产生的短路电流很大，所以称之为大电流接系统。而产生单相故障的主要有以下这些方面，分别是雷电击打、导线断落发生接地、导线段落对树枝放电产生的原因等等。这样的故障就分为短暂性和永久性故障两种。在线路上一般都配有自动重合闸装置，如果发生故障时，重合闸运行成功则是短暂性故障，如果跳闸3次之后不再重合，那将发生了永久性故障的问题了。

2、110kV及以上电网采用大电流接地的原因

不仅是110kV电压等级电网是大电流接地系统，从110kV上的三相交流电网中的中性点大部分都采用大电流接地系统。这是因为：高电压输电线路的路径都较长，当线路中间发生接地故障时，如果不是大电流接地系统，故障点只能流过线路的容性电流，而流过的容性电流由于存在沿途大地回路的阻抗将降低很多，使得端头的保护灵敏度很低，不能立即跳闸断开故障。而采用大电流接地系统后，一旦发生单相接地故障，就是有一相电压加在故障点与电源中心点之间，短路电流将增加很多倍，使得端头的保护能够很容易判断事故而跳闸断开故障点。

3、大电流接地对电气设备的作用

电气设备接地能够防止设备遭到电击破坏，并且大电流接地的作用还可以防止设备和线路遭到损坏、防止静电损害并且保证电力系统的正常运行。大电流接地对电气设备的作用：

3.1 防止电击。任何物体对电压的承受能力都与所处的环境有关系，所处环境越为潮湿，那么本身受阻能力减小，这样就能受到雷电击打，同理，电气设备也是一样，在处于潮湿的环境下，电气设备受到雷电的击打也就越严重。所以说只有当电气设备处于大电流接地的情况下才能有效的避免电击情况。这是由于接地电阻的存在，电气设备对地电位总是存在的，电气设备的接地电阻越大，发生故障时，电气设备的对地电位也越大，人和设备触及的危险性相对来说也很高。

3.2 确保电力系统的运作状态。一般情况下，在大于110kV的电气设备的电力系统中采用

的是中性点直接接地方式，也就是大电流接地模式。这种接地方式对电阻的要求很小，需要有一个接地网来保证电阻小而且可靠运行，这些都是大型的变电站中电气设备所需要的条件。在发生单相接地故障时，由于中性点直接接地，与短路点通过大地直接形成回路，短路点电压为零，电流很大，对其他两相线路影响很小，有利用高电压等级设备的绝缘水平。高电压等级电网中性点直接接地运行方式，对电气设备制造绝缘水平的要求降低，有利于电气设备制造工艺发展。一旦发生短路，由于另外两相电压与线路额定电压接近，这样接于这两相的电气设备就不会被损坏，此处还可防止系统震荡，电气设备和线路只要按相电压考虑其绝缘水平即可。

3.3 大电流接地故障對电气设备的影响。电气设备发生安全隐患大部分都是由于接地故障所引起的。因为大电流接地电弧性故障发生的频率远远多于导体之间由于短路发生的火灾现象。一旦发生单相或者相间短路，流过故障相的短路电流将会是几倍甚至几十倍的额定电流，这对处于该网络中的电气设备绝缘水平是一个严重的考验。一旦电气设备经受不住短路电流的冲击，那么将会造成电气设备过热、损坏，甚至发生电气设备火灾，造成严重的社会影响和重大经济损失。高压侧电气设备是首当其冲经受短路电流冲击的设备，一旦经受不住短路电流的冲击，那么势必会对高压侧电气设备造成重大损失。对于低压侧电气设备系统影响，不论是TN系统还是TT系统，接地故障回路的阻抗都大于带电导体短路回路的阻抗。在进线处安装带过载保护、短路保护、剩余电流保护于一体的多功能低压断路器和电气火灾监控装置，不仅可以保护线路、保护设备，而且还可防止因接地故障引起的电气火灾。针对以上电气设备受到大电流接地故障的影响，我们要做到以下措施来进行防护：

3.3.1 提高继电保护装置灵敏度。高灵敏、高可靠的继电保护装置，在发生电力系统短路故障时，为减少短路故障的影响，起到了不可替代的作用。缩短继电保护装置动作时间，争取将动作时间控制在0.01s内（0.01s即短路电流第一次峰值到达时间），是继电保护装置发展的方向。

3.3.2 保护接零。保护接零就是对电路系统中重要的一根中性线进行保护接零。就是将电气设备的接地金属外壳与电网的零线相连接，一旦发生漏电现象，由于金属外壳与零线相连，瞬间造成短路，这时电流很大，导致电路中的保护装置立刻运作，从而切断电源，实现保护电气设备的作用。

3.3.3 保护接地。这种接地方式是为了防止触电事故的发生。它只适用于低压侧中性点不接地的电网系统。通过在此电网中的所有金属外壳设备和支架互相连接的金属部位都要接地，这样来防止大电流接地故障的发生从而保护电气设备。

4、结语

电气设备的安全运行是我们需要广泛关注的问题。而超过110kV的电气设备更是需要更大的电压和电流的大型设备，对其电压的稳定问题和接地设备装置更需要我们高度重视。大电流接地产生的故障对电气设备的影响可大可小，我们要根据平时的工作经验和相关的防护举措来有效防止大电流接地故障对电气设备带来的巨大影响。

参考文献：

[1]陈少华，叶杰宏，郑帅.中性点经消弧线圈并联中值电阻接地方式的研究[J].继电器，2006，（11）.