基于10kV电力系统相电压变化与接地故障现象分析

何瑕妮，张曦

（国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司，湖南长沙，410000）

1 相电压与线电压的关系

图1 相电压与线电压的向量图

2 线路接地与相电压变化关系

2.1 金属性接地与相电压变化

以C相为例，金属性接地时相电压变化为：UA＝UAC＝10kV，UC＝0V，UB＝UBC＝10kV。线电压与相电压间的向量关系如图2所示[1]。

当有一相金属性接地时，线电压UAB、UBC、UCA保持10kV不变，接地相相电压为0V，其他两相升高3倍。

2.2 非金属性接地与相电压变化

非金属性接地表现为线路的某一相直接与大地接触或通过其他非金属与接地极连接，当某一相非金属性接地时，相电压在接地相端降低（趋于0V），在其他两相端升高远大于6kV，趋于10kV。非金属性接地时不同相的相电压是一个变量，接地所连接物质的导电性质能影响相电压的大小，接地相与非接地相电位差与导电率成正比（导电率大则两者间的电位差大）。

图2 C相金属性接地短路向量图

3 现场接地故障现象

3.1 金属性接地故障现象

（1）在查找线路接地故障时需重点关注存在金属性搭接的接地现象，如喜鹊搭窝与某相线路短路；电杆引线脱落到横担上（设有接地线）；线路某相导线因绝缘瓷瓶破碎而直接接地等现象。（2）电气元件损坏导致对地短路现象，如瓷瓶绝缘严重漏电构成金属性接地；避雷器不合格，当产生过电压现象时，雷电感应等会引起避雷器导通形成金属性短路，表现为瞬时或短时金属性接地，会随过电压消失而消失，否则将成为永久金属性接地。（3）雷电导致的金属性短路接地现象，雷雨季节线路绝缘能力降低，雷电易击穿线路绝缘，雷电弧穿透水泥电杆通过钢筋接地，形成金属性接地，分为单相或两相同时（线路两相遭雷击，形成10kV线路两相短路）金属性接地[2]。

3.2 非金属接地故障现象

（1）某相导线通过树木等接地，分为永久非金属性接地（如树木倒塌压在线路上）、短时或瞬间非金属性接地（树木偏移导致短时内接触到线路某一相）。永久非金属性接地现象在三相电压表上，表现出稳定的一相偏低（约3kV），其他两相为8kV左右；当三相电压表表现出不稳定状况，一相降低两相升高短暂出现后又恢复正常，则为短时非金属性接地现象。（2）通过动物使带电导线对地放电，如变压器上的猫取暖；电杆横担与电线间的大鸟展翅；老鼠在高压柜母线上串动等，也可能会导致金属性接地或两相短路故障。（3）带电导线通过横担、钢筋与大地相接，在不同电压作用下具有不同的特性（导体或半导体特性），所表现的接地性质也不同[3]。

4 接地故障类型的判断

10kV线路的接地现象可由相电压变化反映出来，相电压的变化通过观察仪表即可实现。相电压在各种接地故障现象及类型的判断中起到决定作用，线电压只起参照作用。根据仪表中相电压不同的指示可区分故障（主母线/其他段母线接地、是永久/短时接地、室内/室外设备问题、金属性/非金属性接地等），铁路10kV 配电室母线相电压测量原理如图3所示。

图3 10 kV母线TV相电压测量原理图

相电压变化现象：（1）标准的单相金属性接地表现为线电压正常，一个相电压表指示（或接近）0V，其他两个指示（或接近）10kV，通常发生在室外线路上，室内设备很少发生这种现象，是线路某一相与地线相连接（通过金属导体）导致的。（2）典型的永久非金属性接地表现为线电压正常，两个相电压表指示7.5kV 左右，一个相电压表指示2kV左右，且指示稳定，原因在于三相电压的中性点电位偏移至接地相，降低了接地相电压。（3）一个相电压表为1kV，另外两个为6kV，电压只有低的相不正常，对于这种现象首先区分是一次侧或二次侧，两相电压有一相降低（正常是6kV），说明一次侧（即10kV侧）的中性点没有偏移，应在二次侧查找原因。一相电压偏低通常主要是由仪表故障、电压互感器故障和二次线路上接地等导致。（4）线电压一个显示正常另两个为零，一相相电压表为0V，其他两相相电压表为6kV，这不是接地现象，而是典型的缺相现象，通常是由电源缺相、电压互感器线圈断线、保险丝熔断、仪表损坏引起的，处理时应从易操作且安全的方法入手。接地的性质可通过相电压变化规律判断，进而反映出现场接地的基本类型情况，据此可快速准确地对现场接地故障进行判断和分析，导构成一个闭环过程，通过相电压变化情况反映出接地故障现象及电气特性[4]。