电站运行中接地故障分析及处理方法

电站运行中接地故障分析及处理方法

张伟虎

兰州三叶实业有限公司     甘肃省兰州市     730060

摘要：配电网是配电中心的核心，在电力技术不断发展的大环境下亟需注意电器运行中的故障问题，而接地故障是电气运行中最常见的故障。接地故障产生的原因有两种，一是相电压与线电压之间的电压不平衡，由于有故障的一侧电压突然降低，致使另一侧电压突然升高而发生故障，这种现象往往是由于高电阻接地而导致的;二是线电压随着原本未发生故障的线路一起升高，这种现象往往是由于完全接地所导致的，完全接地使故障线路的电压骤然减为零。在进行故障检查时，如果故障点难以查出，则需要改变供电方式或转移负荷，判断此时有无断路器、是否承载着空载电路，将母线的运行方式转化成与线路并行的状态，再进行故障点的筛查，进而找出隐蔽的故障点。

关键词：电气设备运行；接地故障；处理方法

1加强电力系统接地故障检修的重要意义

电力系统在接地方式方面有两种选择，一种是一点接地，另一种是两点都接地。我们知道，电力包括正负极。在正负极接地时，可能会产生误判的结果。尤其是在正极接地时，电力系统会判断成对接地的保护。就会出现跳闸等情况的发生。在通常情况下，跳闸线圈经常会被接到负极电源上。如果在整个电路的回路中发生接触不良时，就会被判断成电路故障，因此会产生跳闸。而当整个电路系统的负极被接地时，就会造成电路的短路，断路器将会启动发生电器被烧毁的情况，还有的甚至会将整个熔断器熔断。

2电气运行中的接地故障分析

随着功耗的不断增加，变电站的规模也在进一步扩大，变电站接地容量越来越大。非线性电感的负载变压器和电磁电压互感器中的总电感远大于总容抗，且电磁变压器通常使用初级线圈的中性点直接接地，当单相接地、运行切换或者遭遇雷击时，通常会发生铁磁谐振，并且在产生谐振的过程中出现过电压现象，线路电压达到平时的三倍以上，很容易导致避雷器爆炸、绝缘闪络以及电气设备损坏等情况。

部分变电站选择三角形接线方法，这种接线方式由于没有零线具有一定的优势，但会导致电厂的接地容量增加，如果变电厂电气运行装置发生瞬时单相接地，会产生无法断开的电弧，并且在电弧长度达到一定值时，变电站的电气装置各相之间会发生短路，断路器会跳闸。

视线系统的操作区域相对较宽，操作环境也非常不同，雷击等情况很容易发生危害视线操作的事故，因此不仅要防止直接雷击对变电站电气装置外观的影响，而且要注意防范感应过电压造成的损害，确保电气系统安全运行。此外，避雷设施的老化、低雷电抗性和低绝缘性也容易导致雷电灾害引发的接地故障，威胁到电网的安全运行。

3接地故障处理方法

3.1收集线路杆塔参数

为实现变电站电气设备接地故障检修，首先收集线路杆塔的参数，该参数可以通过不同导线的型号分析接地故障的过电压对电气设备的影响程度，确定过电压的最大值。

考虑到不同型号的导线承受的过电压的最大值不同，其中LGJ-400/35与LGJ-400/50型号的导线，两者承受的过电压数值较小，为1.532,LGJ-500/45型号的导线，其过电压承受的数值较大，能够承受1.539水平的过电压，因此，在选用导线型号时，应选择LGJ-500/45的导线。

3.2构建双端系统输电模型

根据不同的导线型号对应的过电压数据，构建双端系统输电模型。在该模型下，能够实行双端线路的输电工作，由两端接入口输电，从而达到减缓过电压损害的目的。

综合上述分析，采用输电线路长600km，通过钢芯铝绞线8xLGJ-500/45型号的导线对其进行构建，采用猫头塔塔形。

对导线所承受的电压与电流进行设置，当人工操作时电压残压达到峰值，产生1kA电流，电压峰值为1489kV，雷电冲击的残压峰值达到1642kV，将其输入模型体系，从而完成双端系统输电模型的构建，根据模型界定过电压极大时的电源阻抗范围。

3.3消除变电站电气运行中的不平衡电压

电力系统的不对称故障包括配电网中的AC不对称故障和DC单极接地故障，配电网中的DC电压都是不平衡的，即正极和负极的绝对值均不等于地面绝对值。换流变压器的接地方法与击穿后不平衡电压的消除密切相关，本部分对不平衡电压的形成和消除过程进行了理论分析，为单极接地的分析提供了良好的基础和渠道。如果换流变压器采用指定的连接方法，则由于消除了不对称误差之后，直流等效电路中没有回路，因此受控直流电源的电压保持不变，不平衡电压也不会改变，在这种情况下需要消除变电站电气运行过程中的不平衡电压，保证变电站电气运行的稳定性。

根据变电站的实际运行状态设置正极对地电位和负极对地电位，根据配电网的实际运行状态进行不平衡电压转换，设置VSC对地函数，并将函数的初始参数设置为0，此时换流器交流侧存在出口电位。为了提高不平衡电压的消除效果，处理过程中可以进行受控交直流电源划分，根据交流源的基波有效值设计等值电路，划分等效电感，在实际处理过程中换流变压器可能会产生不对称故障，需要消除等值电路中的回路，保证电源电压的稳定性，全面消除误差因子。

在不平衡电压的消除过程中，应用最多的是换流变压器。已知在变电站电路发生故障时，其零序电流分量会发生重要改变，因此为消除零序电流的重要影响，需要设置调制阻断电路。在保证电力系统实际传递路径的基础上将故障消除，对此时发生的单极接地故障进行瞬态处理，选取正确的RL负载，降低不平衡电压的处理难度。

一旦发生正极接地故障，需要立刻将变电站内部配电网进行等值化处理，结合故障线路内部的电感数值进行正极接地平衡。根据电容的二阶参数可以计算故障点的实际位置，若故障点与换流站距离较近，则此时的二阶参数数值较高，故障电路回流接地电阻下降，振幅降低，放电电流也会随之降低，反之故障点与换流站距离较远时，二阶参数值较小，故障电路回流接地电阻上升，振幅增加，放电电流也随之增加。

3.4实现变电站电气运行中的接地故障处理

在变电站电器运行的故障处理中，需要注意变压器中性电阻的影响，在直流侧中点选择大电阻接地。在改变转换器中性点电阻值的前提下，对金属单极接地故障的发生进行了许多模拟。对仿真结果的分析表明，在单极接地故障的情况下，当中性点电阻为特殊值时，双视图仿真系统具有相对较好的工作条件。此时，即使发生击穿故障，电压也能保持稳定，这种现象有利于向负载连续供电。中性点电阻器的故障电流是理想的，并且不会干扰周围的通信线路，既不影响继电器保护，又能满足个人设备的安全要求，并且故障电极电流也很小，可以很好地保护一些对过电流敏感的设备。消除接地故障后，电容器的充电电流也变得理想化，对于快速去除正负电容器上的不平衡电压并恢复对称性非常有效。

在变电站接地故障的实际处理过程中，经常会出现由于故障电流数值超标导致的欠阻尼放电现象，严重影响了线路的稳定性。可以利用直流电压的暂降过程，降低整机电容器的电流和电压，保证变电站运行过程中的充放电稳定性。在控制系统工作的过程中，变电站的额定工作电压可能随时发生变化，为了避免电压变化带来的火电厂接地故障，可以设置RLC二阶回路阻尼交换，根据换流器允许的最大值设置故障电流回路，并保持该数值始终不变，从而消除不平衡电压。

结论

针对变电站电气设备接地故障检修方法进行研究，通过收集线路杆塔参数，以数据为基础构建双端系统输电模型，能够更快速地找出接地故障的原因。本文设计具有较强的严谨性，能够直面问题，以新颖的角度作为出发点切入，从全新的角度审视故障问题，与以往研究不同的是，利用MOA限制极大的过电压，能够对电压产生有效的限制作用，从而减小接地故障对电气设备的损坏程度，在检修方法设计上具有一定的创新性。

参考文献：

[1]张利.新能源混合动力汽车电控系统电磁干扰故障分析与检修方法[J].时代汽车，2021(10):165-166.

[2]崔昊杨，周坤，胡丰晔，等.电力设备多光谱图像融合及多参量影响的故障渐变规律演化预测研究[J].电网技术，2021,45(1):115-125.