小电流接地系统故障分析？

Question

如题所述

Answer 1

　　小接地电流系统接地故障分析.
　　小电流接地系统是指采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统。在该系统中，如发生单相接地时，由于线电压的大小和相位不变(仍对称)，且系统绝缘又是按线电压设计的，所以允许短时运行而不切断故障设备，从而提高了供电可靠性。但是，若一相发生接地，则其它两相对地电压升高为相电压的J3倍，特别是发生间歇性电弧接地时，接地相对地电压可能升高到相电压的2.5—3.0倍。这种过电压对系统的安全威胁很大，可能使其中的一相绝缘击穿而造成两相接地短路故障。因此，值班人员应迅速寻找接地点，并及时隔离。
　　当中性点非直接接地系统发生单相接地时，一般出现下列迹象：
　　(1)警铃响，“x x千伏母线接地”光字牌亮，个性点经消弧线圈接地的系统，常常还有“消弧线圈动作”的光字牌亮。
　　(2)绝缘监察电压表三相指示值不同，接地相电压降低或等于零，其它两相电压升高为线电压，此时为稳定性接地。如果绝缘监察电压表指针不停地来回摆动，出现这种现象即为间歇性接地。
　　(3)当发生弧光接地产生过电压时，非故障相电压很高，表针打到头，常伴有电压互感器高压一次侧熔体熔断，甚至严重烧坏电压互感器。
　　当小电流接地系统发生上述迹象时，值班人员应沉着冷静，及时向上级调度汇报，并将有关现象作好记录，根据信号、表计指示、天气、运行方式等情况，判断故障。
　　各出线装有接地信号装置的变电所(站)，若装置正常投入，故障范围很容易区分，若报出母线接地信号的同时，某一线路也有接地信号，则故障点多在该线路上。若只报出母线接地信号，对于这种情况，故障点可能在母线及连接设备上。所以，处理时应注意：
　　(1)母线和某一线路都报出接地信号，应检查故障线路的站内设备有无异常。
　　(2)只报出母线接地信号，应检查母线及连接设备、变压器有无异常。如经检查，站内设备无异常，则有可能是某一线路有故障，而其接地故障失灵，应用瞬停的方法，查明故障线路。
　　当各出线未装接地信号装置时，首先应根据前面所述的特征，判明故障性质的相别；其次分网运行，缩小查找范围。在分网运行时，应考虑各部分之间功率平衡、继电保护的配合、消弧线圈的补偿等因素；然后再检查所内设备有无故障，如设备瓷质部分有无损坏，有无放电闪络，设备上有无落物，有无小动物及外力破坏，有无断线接地，检查互感器、避雷器、电缆头有无击穿损坏等；最后在确定所(站)内设备没问题的情况下，可以汇报调度，用瞬停拉线查找法，依次断开故障所在母线上各分路开关。如果接地信号消失，绝缘监察电压表指示恢复正常，即可以证明所瞬停的线路上有接地故障。查出故障线路之后，对于一般不重要的用户线路，可以停电并通知查找；对于重要用户的线路，可以转移负荷或者通知用户做好准备后停电查找故障点。
　　在某些情况下，系统的绝缘并没有损坏，而是由于其它原因产生某些不对称状态，可能报出接地信号，此种接地称为“虚幻接地”，应注意区分判断。如电压互感器内部发生故障时，电压互感器一相高压熔体可能熔断，而报出接地信号，此时应将电压互感器立即停运。又如变压器对空载母线充电时，由于开关三相合闸不同步，三相对地电容不平衡，可能使中性点发生位移，三相电压不对称，也报出接地信号，此时一旦投入一条线路或投入一台所用变压器，使谐振条件被破坏，此现象即可消失。
　　1.在变电站运行值班中，对于中性点不接地系统值班员常会遇到一些电压表输出不平衡的情况。若我们对这方面认识不足，往往会因为查找时间过长而耽误送电，因电压不平衡而误认为接地情况者，找不到问题之所在，却做许多无用功；另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起扩大事故。所以，就这个问题有必要进行一些分析探讨。
　　2.一般情况下电压不平衡的分析
　　2.1中性点不接地系统电压不平衡，可能是由于保险烧断而造成，即高压保险熔断，熔断相电压降低，但不为零。由于pt还会有一定的感应电压，所以其电压并不为零而其余两相为正常电压，其向量角为120。，同时由于断相造成三相电压不平衡，故开口三角形处也会产生不平衡电压，即有零序电压，例如：c相高压保险烧断，矢量合成结果见图1，零序电压大约为33v左右，故能起动接地装置，发出接地信号。
　　变电站低压保险熔断时，与高压保险之不同在于：一次三相电压仍平衡，故开口三角形没有电压，因而不会发出接地信号，其它现象均同高压保险熔断的情况。
　　2.2当线路或带电设备上某点发生金属性接地时(如a相)，接地相与大地同电位，两正常相的对地电压数值上升为线电压，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，如图2。
　　图1　c相断相时电压向量图
　　图2　a相接地时电压向量图
　　特别值得注意的是我们所说的接地并不单指线路接地，当线路拉路检查后仍未能消除接地故障，则应怀疑到本站设备有接地，例如避雷器、电压互感器、甚至变压器接地。由于没有充分重视接地问题，未按规程执行(接地两小时仍未消除则要停下主变压器)，曾使我局长塘变电站主变压器烧毁。
　　2.3综合以上三种情况，可归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别如表1。
　　表1　中性点不接地系统故障判别表
　　故障性质 相　　　别 有无接
　　地信号
　　a b c
　　c相接地 线电压 线电压 0 有
　　c相高压
　　保险熔断 相电压 相电压 降低很多 有
　　c相低压
　　保险熔断 相电压 相电压 降低很多 无
　　3　5px电压不平衡输出分析
　　3.1拉堡变10kvpt由原来jdzj型电压互感器改为：将其一、二次中性点由原直接接地改为串联一台jdj型电压互感器(t2)的一次绕组接地，通常我们称为5px，正确接线如图3所示。
　　图3　5px正确接线图
　　此种接线的目的是为了防止系统发生单相接地或其它原因使电压互感器铁芯饱合，引起谐振过电压，保险易熔断。在改为径5px接地前4个月时间里，10kvpt共烧断三次，共9根保险；而改接后一直未烧过保险。
　　3.2正常情况下，电压互感器二次侧a-o，b-o，c-o分别接入相对地绝缘监视电压表，零序电压断电器接在t2互感器二次侧x′-o间。采用这种接线，正常情况下，t1互感器只反映正序电压a、b、c，(电压向量图见图4)，三相电压大小相等，相位差120°，中性点电位为零，也就是ux’＝0。而a相金属性接地时，向量图如图5所示，即：ux’＝uo＝ua，此时零序继电器yj两端有电压，即可发出接地信号，而b相电压表反映的数值应为vb＝ub＋ux＝uab＝ub，即等于线电压，c相电压表vc＝uc＋ux＝uac＝uc也等于线电压。
　　图4　正常情况下5px电压向量图
　　图5　a相接地时5px电压向量图
　　4　5px接线错误引起电压表错误反映分析
　　拉堡变改为径5px接地后，其接地时所反映的则不同于上述所分析，其三相电压仍平衡，且为三相相电压。故障所表现的现象：“10kv接地”光字牌亮，不能复归，但10kv三相绝缘监视电压表平衡且均为6kv，值班员测量二次电压，pt开口三角处为51v，ua＝20v，ub＝100v，uc＝100v，与调度联系拉路检查，检查出堡65线路接地。针对这种电压表不能反映接地情况的怪现象，查找原因，发现了问题所在：造成这种表计错误反映的原因是二次接错线，如图6所示。其三相电压表分别接在互感器二次的a-x’，b-x’，c-x’上，那么正常情况下，中性点x’由于三相电压平衡而等于零，故三相电压表为相电压，向量图见图7。而当发生接地时，如a相金属性接地时，其电压反映就不正确了，那么b相电压表为b-x’的电压，因为ux’＝－ua，即vb’＝bx’＝b－x’＝相电压，vc’＝cx’＝c－x’＝相电压，向量图如图8。故三相电压表仍平衡，且均为相电压，而此时能发出接地信号，因为接地信号继电器接在t2线圈上，取代以往接在开口三角形处，而ux有50v左右的零序电压，线圈两端因有电压而动作，故能发出接地信号，但却不能在三相电压表中反映出来，且接地未消除前接地信号不能复归。由此可见，在改为5px接地时，应保证接线准确无误，以免造成三相电压表误指示。
　　图6　5px错误接线图
　　图7　不接地时5px电压向量图
　　图8　a相接地时5px电压向量图
　　5　电压互感器中性点击穿保险击穿后出现的不平衡电压分析
　　采用三相五柱电压互感器构成绝缘监视装置，如图9所示。一次系统一相接地时，接于接地相的电压互感器高压绕组被短路，对于该相的二次绕组输出电压等于零，开口三角绕组有不平衡电压输出，接地继电器xjj励磁，绝缘监视装置发出一次系统接地信号。一般情况下，这套装置能准确的发现一次系统接地故障和判别发生故障的相别。但是这种绝缘监视装置有时也会发出错误的信号，并会造成一次系统接地假象。例如屯秋变就发生了这种现象，屯秋变报6kv母线接地，ua＝3.2kv，ub＝0，uc＝3.2kv，依次拉开各条出线开关接地未消除，再将所有出线全部拉开，接地也消除。检查pt，发现b相高低压保险均熔断。更换好pt保险后，a相电压为6.4kv,b相为0，c相为6.4kv，再次检查保险完好，怀疑变压器等设备接地，退出主变运行，然后用摇表测绝缘情况：变压器、pt、站变等均无问题，为什么会出现这种现象，经过对pt进行仔细检查分析，终于找到问题之所在，分析如下：
　　从图9可看出，pt二次接线的特点是：采用b相接地方式，而中性点是经地一个击穿保险jrd接地。从故障经过可看出：①第一次电压不平衡(ub＝0，而其余两相并不升高)，既不象接地现象，也不象高压保险熔断现象，因为若高压保险熔断，b相应有一定的感应电压，只能是高、低压保险均熔断才会是这样，检查果然如此；②保险换好后，三相电压变为ua＝6.4kv，ub＝0，uc＝6.4kv，又变为典型的接地现象，然而所有出线已拉开，用摇表摇测变压器，6kv母线及pt本身均未发现有接地。之所以会出现这种现象，是因为中性点击穿保险击穿，使得二次绕组b相单相短路。由于二次回路单相短路电流小，且接地的b相与地同电位，因此，b相端电压接近于零，故b相输出为零；由于一次系统是中性点不接地系统，电压互感器一次绕组虽然中性点接地，但没有零序电流流通，因此，二次绕组的零序电流便在铁芯中激励起零序磁通，零序磁通感应一个零序电势ko,使得原来对称的三相电压a、b、c变成不对称的三相电压′a、′b、′c，即a、c相电压升为线电压，b相为零，电压向量图如图10所示。当取下jrd后，中性点接地即消除，电压恢复平衡。
　　图9　三相五柱电压互感器接线图
　　图10　中性点穿保险jrd击穿时的电压向量图
　　6　结论
　　由上述几种分析可看出，设备运行过程中，应分析各种电压不平衡情况，做到分析判断准确，处理及时，才能保证设备的安全运行。在改接线过程中，应注意接线正确，否则将会使运行人员误判断；对接地不消失的情况，运行人员应引起充分注意，否则会误认为误发信号而造成误判断而延误了故障排除。
　　小电流接地系统是指采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统。在该系统中，如发生单相接地时，由于线电压的大小和相位不变(仍对称)，且系统绝缘又是按线电压设计的，所以允许短时运行而不切断故障设备，从而提高了供电可靠性。但是，若一相发生接地，则其它两相对地电压升高为相电压的J3倍，特别是发生间歇性电弧接地时，接地相对地电压可能升高到相电压的2.5—3.0倍。这种过电压对系统的安全威胁很大，可能使其中的一相绝缘击穿而造成两相接地短路故障。因此，值班人员应迅速寻找接地点，并及时隔离。
　　当中性点非直接接地系统发生单相接地时，一般出现下列迹象：
　　(1)警铃响，“x x千伏母线接地”光字牌亮，个性点经消弧线圈接地的系统，常常还有“消弧线圈动作”的光字牌亮。
　　(2)绝缘监察电压表三相指示值不同，接地相电压降低或等于零，其它两相电压升高为线电压，此时为稳定性接地。如果绝缘监察电压表指针不停地来回摆动，出现这种现象即为间歇性接地。
　　(3)当发生弧光接地产生过电压时，非故障相电压很高，表针打到头，常伴有电压互感器高压一次侧熔体熔断，甚至严重烧坏电压互感器。
　　当小电流接地系统发生上述迹象时，值班人员应沉着冷静，及时向上级调度汇报，并将有关现象作好记录，根据信号、表计指示、天气、运行方式等情况，判断故障。
　　各出线装有接地信号装置的变电所(站)，若装置正常投入，故障范围很容易区分，若报出母线接地信号的同时，某一线路也有接地信号，则故障点多在该线路上。若只报出母线接地信号，对于这种情况，故障点可能在母线及连接设备上。所以，处理时应注意：
　　(1)母线和某一线路都报出接地信号，应检查故障线路的站内设备有无异常。
　　(2)只报出母线接地信号，应检查母线及连接设备、变压器有无异常。如经检查，站内设备无异常，则有可能是某一线路有故障，而其接地故障失灵，应用瞬停的方法，查明故障线路。
　　当各出线未装接地信号装置时，首先应根据前面所述的特征，判明故障性质的相别；其次分网运行，缩小查找范围。在分网运行时，应考虑各部分之间功率平衡、继电保护的配合、消弧线圈的补偿等因素；然后再检查所内设备有无故障，如设备瓷质部分有无损坏，有无放电闪络，设备上有无落物，有无小动物及外力破坏，有无断线接地，检查互感器、避雷器、电缆头有无击穿损坏等；最后在确定所(站)内设备没问题的情况下，可以汇报调度，用瞬停拉线查找法，依次断开故障所在母线上各分路开关。如果接地信号消失，绝缘监察电压表指示恢复正常，即可以证明所瞬停的线路上有接地故障。查出故障线路之后，对于一般不重要的用户线路，可以停电并通知查找；对于重要用户的线路，可以转移负荷或者通知用户做好准备后停电查找故障点。
　　在某些情况下，系统的绝缘并没有损坏，而是由于其它原因产生某些不对称状态，可能报出接地信号，此种接地称为“虚幻接地”，应注意区分判断。如电压互感器内部发生故障时，电压互感器一相高压熔体可能熔断，而报出接地信号，此时应将电压互感器立即停运。又如变压器对空载母线充电时，由于开关三相合闸不同步，三相对地电容不平衡，可能使中性点发生位移，三相电压不对称，也报出接地信号，此时一旦投入一条线路或投入一台所用变压器，使谐振条件被破坏，此现象即可消失。
　　1.在变电站运行值班中，对于中性点不接地系统值班员常会遇到一些电压表输出不平衡的情况。若我们对这方面认识不足，往往会因为查找时间过长而耽误送电，因电压不平衡而误认为接地情况者，找不到问题之所在，却做许多无用功；另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起扩大事故。所以，就这个问题有必要进行一些分析探讨。
　　2.一般情况下电压不平衡的分析
　　2.1中性点不接地系统电压不平衡，可能是由于保险烧断而造成，即高压保险熔断，熔断相电压降低，但不为零。由于pt还会有一定的感应电压，所以其电压并不为零而其余两相为正常电压，其向量角为120。，同时由于断相造成三相电压不平衡，故开口三角形处也会产生不平衡电压，即有零序电压，例如：c相高压保险烧断，矢量合成结果见图1，零序电压大约为33v左右，故能起动接地装置，发出接地信号。
　　变电站低压保险熔断时，与高压保险之不同在于：一次三相电压仍平衡，故开口三角形没有电压，因而不会发出接地信号，其它现象均同高压保险熔断的情况。
　　2.2当线路或带电设备上某点发生金属性接地时(如a相)，接地相与大地同电位，两正常相的对地电压数值上升为线电压，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，如图2。
　　图1　c相断相时电压向量图
　　图2　a相接地时电压向量图
　　特别值得注意的是我们所说的接地并不单指线路接地，当线路拉路检查后仍未能消除接地故障，则应怀疑到本站设备有接地，例如避雷器、电压互感器、甚至变压器接地。由于没有充分重视接地问题，未按规程执行(接地两小时仍未消除则要停下主变压器)，曾使我局长塘变电站主变压器烧毁。
　　2.3综合以上三种情况，可归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别如表1。
　　表1　中性点不接地系统故障判别表
　　故障性质 相　　　别 有无接
　　地信号
　　a b c
　　c相接地 线电压 线电压 0 有
　　c相高压
　　保险熔断 相电压 相电压 降低很多 有
　　c相低压
　　保险熔断 相电压 相电压 降低很多 无
　　3　5px电压不平衡输出分析
　　3.1拉堡变10kvpt由原来jdzj型电压互感器改为：将其一、二次中性点由原直接接地改为串联一台jdj型电压互感器(t2)的一次绕组接地，通常我们称为5px，正确接线如图3所示。
　　图3　5px正确接线图
　　此种接线的目的是为了防止系统发生单相接地或其它原因使电压互感器铁芯饱合，引起谐振过电压，保险易熔断。在改为径5px接地前4个月时间里，10kvpt共烧断三次，共9根保险；而改接后一直未烧过保险。
　　3.2正常情况下，电压互感器二次侧a-o，b-o，c-o分别接入相对地绝缘监视电压表，零序电压断电器接在t2互感器二次侧x′-o间。采用这种接线，正常情况下，t1互感器只反映正序电压a、b、c，(电压向量图见图4)，三相电压大小相等，相位差120°，中性点电位为零，也就是ux’＝0。而a相金属性接地时，向量图如图5所示，即：ux’＝uo＝ua，此时零序继电器yj两端有电压，即可发出接地信号，而b相电压表反映的数值应为vb＝ub＋ux＝uab＝ub，即等于线电压，c相电压表vc＝uc＋ux＝uac＝uc也等于线电压。
　　图4　正常情况下5px电压向量图
　　图5　a相接地时5px电压向量图
　　4　5px接线错误引起电压表错误反映分析
　　拉堡变改为径5px接地后，其接地时所反映的则不同于上述所分析，其三相电压仍平衡，且为三相相电压。故障所表现的现象：“10kv接地”光字牌亮，不能复归，但10kv三相绝缘监视电压表平衡且均为6kv，值班员测量二次电压，pt开口三角处为51v，ua＝20v，ub＝100v，uc＝100v，与调度联系拉路检查，检查出堡65线路接地。针对这种电压表不能反映接地情况的怪现象，查找原因，发现了问题所在：造成这种表计错误反映的原因是二次接错线，如图6所示。其三相电压表分别接在互感器二次的a-x’，b-x’，c-x’上，那么正常情况下，中性点x’由于三相电压平衡而等于零，故三相电压表为相电压，向量图见图7。而当发生接地时，如a相金属性接地时，其电压反映就不正确了，那么b相电压表为b-x’的电压，因为ux’＝－ua，即vb’＝bx’＝b－x’＝相电压，vc’＝cx’＝c－x’＝相电压，向量图如图8。故三相电压表仍平衡，且均为相电压，而此时能发出接地信号，因为接地信号继电器接在t2线圈上，取代以往接在开口三角形处，而ux有50v左右的零序电压，线圈两端因有电压而动作，故能发出接地信号，但却不能在三相电压表中反映出来，且接地未消除前接地信号不能复归。由此可见，在改为5px接地时，应保证接线准确无误，以免造成三相电压表误指示。
　　图6　5px错误接线图
　　图7　不接地时5px电压向量图
　　图8　a相接地时5px电压向量图
　　5　电压互感器中性点击穿保险击穿后出现的不平衡电压分析
　　采用三相五柱电压互感器构成绝缘监视装置，如图9所示。一次系统一相接地时，接于接地相的电压互感器高压绕组被短路，对于该相的二次绕组输出电压等于零，开口三角绕组有不平衡电压输出，接地继电器xjj励磁，绝缘监视装置发出一次系统接地信号。一般情况下，这套装置能准确的发现一次系统接地故障和判别发生故障的相别。但是这种绝缘监视装置有时也会发出错误的信号，并会造成一次系统接地假象。例如屯秋变就发生了这种现象，屯秋变报6kv母线接地，ua＝3.2kv，ub＝0，uc＝3.2kv，依次拉开各条出线开关接地未消除，再将所有出线全部拉开，接地也消除。检查pt，发现b相高低压保险均熔断。更换好pt保险后，a相电压为6.4kv,b相为0，c相为6.4kv，再次检查保险完好，怀疑变压器等设备接地，退出主变运行，然后用摇表测绝缘情况：变压器、pt、站变等均无问题，为什么会出现这种现象，经过对pt进行仔细检查分析，终于找到问题之所在，分析如下：
　　从图9可看出，pt二次接线的特点是：采用b相接地方式，而中性点是经地一个击穿保险jrd接地。从故障经过可看出：①第一次电压不平衡(ub＝0，而其余两相并不升高)，既不象接地现象，也不象高压保险熔断现象，因为若高压保险熔断，b相应有一定的感应电压，只能是高、低压保险均熔断才会是这样，检查果然如此；②保险换好后，三相电压变为ua＝6.4kv，ub＝0，uc＝6.4kv，又变为典型的接地现象，然而所有出线已拉开，用摇表摇测变压器，6kv母线及pt本身均未发现有接地。之所以会出现这种现象，是因为中性点击穿保险击穿，使得二次绕组b相单相短路。由于二次回路单相短路电流小，且接地的b相与地同电位，因此，b相端电压接近于零，故b相输出为零；由于一次系统是中性点不接地系统，电压互感器一次绕组虽然中性点接地，但没有零序电流流通，因此，二次绕组的零序电流便在铁芯中激励起零序磁通，零序磁通感应一个零序电势ko,使得原来对称的三相电压a、b、c变成不对称的三相电压′a、′b、′c，即a、c相电压升为线电压，b相为零，电压向量图如图10所示。当取下jrd后，中性点接地即消除，电压恢复平衡。
　　图9　三相五柱电压互感器接线图
　　图10　中性点穿保险jrd击穿时的电压向量图
　　6　结论
　　由上述几种分析可看出，设备运行过程中，应分析各种电压不平衡情况，做到分析判断准确，处理及时，才能保证设备的安全运行。在改接线过程中，应注意接线正确，否则将会使运行人员误判断；对接地不消失的情况，运行人员应引起充分注意，否则会误认为误发信号而造成误判断而延误了故障排除。

Answer 2

所谓小电流系统即为中性点不接地或者经过大电阻接地的电力系统，每一种系统故障都分多种，不知道你想了解哪方面的追问

10KV配电所用的是小电流接地系统吗？

追答

不是，一般用直接接地系统，出于保护的灵敏性考虑

Answer 3

小电流接地系统即为中性点不接地或经消弧线圈接地系统，一般作接地故障分析，金属性直接接地时故障相电压为0，非故障相升高根号3倍。不到该值为经过渡电阻接地。
至于10千伏配电所，其10千伏侧为小电流接地系统，但380侧为直接接地系统。倒不是保护需要，而是需要有220伏的照明电压输出。本回答被网友采纳