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摘 要：本文对电力系统小电流接地系统的单相接地故障的准确判断、及时查找进行介绍，提出了处理单相特殊接地故障的几个要点；并在此基础上提出完善现场装置，在主变不接地运行侧出线套管处装设带电指示装置，以便于及时准确判断查找特殊接地故障。
关键词：小电流接地系统；特殊接地故障查找；带电指示装置
引言：电力系统按接地处理方式可分为大电流接地系统、小电流接地系统。我国3～66kV电力系统大范围的采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。在这种系统发生单相接地故障故障时，故障电流小，而且三相线电压仍对称，对线路负载供电暂无影响，还可运行两小时，但此时另外两相对地电压升高，如果长时间不能查找排除故障线路，由于非故障相对地电压升高，当故障相完全接地时非故障相升至线电压，系统中的非故障相绝缘薄弱点可能被击穿，发展成相间短路，使事故扩大。若故障点产生间歇性电弧时，在一定条件下产生串联谐振过电压，会危及变配电设备的绝缘，进而损坏设备，破坏系统安全运行；过电压还可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁；这时将会危及配电网安全运行，甚至发展成事故；并且此时在接地故障点处会形成危险的跨步电压；因此，变电运行值班人员一定要熟悉该接地故障的处理方法，判明系统接地的情况，在发生单相接地故障时能够准确及时切除故障点。
一：如何判断接地故障
当警铃响，发出“10kV母线接地”光字牌或综自系统发出相应信号时，系统是否真的发生了接地故障呢？我们要进行电压表计的检查，从对地电压表计指示就可判定是否确实是发生接地故障：
如果小电流接地系统接地发生单相接地故障，故障相电压会降低直至到零，非故障相电压会发生升高直至线电压现象，但是不会超过线电压；这两个判据必须同时出现才能确认系统发生了单相接地故障。
二：发生单相接地故障后现场检查范围
我们都知道在小电流接地系统接地发生单相接地故障后，这时故障有可能发生在小电流接地系统的任何一点，应按要求对小电流接地系统内的设备进行检查巡视。
我们以图1为例：
图1
在图1中，运行方式为：10kVⅠ、Ⅱ段母线分段运行，10kV分段开关014在分闸位置，1号主变低压侧总路005开关带10kvⅠ段母线负载；2号主变低压侧总路024开关带10kVⅡ段母线负载。如果10kVⅠ母线发出接地信号，这个时候多数人员知道应对站内10kVⅠ母线及10kVⅠ母线上所有出线单元进行巡视，但是一般会忽略对1号主变低压侧总路005开关至主变低压侧之间的巡视。为什么呢？因為实际上005开关至主变低压侧套管这个范围肯定在主变差动保护范围内，一般会认为如果接地发生在这个范围内的话，主变差动保护会动作。我们来分析一下，真会这样吗？那是不一定的，我们知道正常的小接地电流系统，经过补偿后，其发生单相接地故障时10kv系统不会超过30A的接地电流，现在一般220千伏变压器容量基本上都是120MVA以上，哪怕是一台31.5MVA的变压器低压侧CT变比至少也是1200/5，发生接地时即使是接地电流30A，其反应到二次侧电流为0.125A，这个差流值是不足以启动主变差动的。所以，在小电流接地系统接地发生单相接地故障后，还要注意进行巡视检查还应该包括主变低压侧至主变总路开关之间的范围。
按照拉路查找法及分割法确认接地故障点确实不在线路和排除两条线路两点接地后，那么接地故障点就只可能在站内设备母线设备及主变低压侧套管至主变总路开关之间这两个部分。
三：母线设备及主变低压侧套管发生接地的分析查找
我们以图2为例进行说明
在图2中我们知道，这时运行方式为：所有10kVⅠ母线负荷线路已拉开，10kV分段开关014在分闸位置，10kVⅠ母线上只有总路1号主变低压侧总路005开关在运行。实际就是要查找出接地故障在10kV母线设备上，还是1号主变低压侧套管至1号主变总路低压侧总路005开关之间这部分上。如果是在10kV母线设备上，那要对10kV母线进行停电后处理，如果是在1号主变低压侧则只能停用主变再进行处理；这时，没有发生故障的10kV母线及相应的负荷出线则可以由2号主变恢复送电。那如何查明在那个部分呢？
方案一：合上10kV分段014开关，再拉开1号主变低压侧总路005开关。确实，合上10kV分段014开关后，10kVⅠ母、Ⅱ母均会发出接地信号，再拉开1号主变低压侧总路005开关，看信号变化情况就可判断出接地发生在那个部分。如果拉开号1主变低压侧总路005后，10kVⅠ、Ⅱ母接地信号不变，则接地发生在Ⅰ母线上；如果拉开005后，接地信号消失，则接地发生在1号主变低压侧套管至1号主变总路开关之间。
要注意的是这个方案是有潜在风险的：因为在进行这个操作的时候我们并不知道接地发生在母线设备还是发生在1号主变低压侧套管至1号主变总路开关之间；我们知道，若一相发生接地，则其它两相对地电压升高，这个时候合上10kV分段014开关，则会使没有接地故障的Ⅱ母线同样造成非故障相电压升高，有可能造成Ⅱ母上的运行元件中绝缘薄弱点击穿，由此造成相间短路故障，造成开关分闸对外停电；最严重的情况是：如果接地是在1号主变主变低压侧套管至1号主变总路开关CT之间发生，如前面所述，在这个范围内发生接地时，虽然接地故障发生在主变差动范围内，但差动保护并不会动作，但是这时由于合上了10kV分段014开关，则会使没有接地故障的Ⅱ母线及母线上所有出线单元同样造成非故障相电压升高，有可能造成Ⅱ母上及母线出线单元中运行元件中非故障相绝缘薄弱点击穿，由此造成相间短路故障，极端情况下，故障电流会流入1号主变差动保护回路，可能造成1号主变差动保护动作切除三侧，我们知道一般来说主变中压侧的负载比低压侧重要，这样可能造成中压侧损失负何的情况。 方案二：先拉开1号主变低压侧总路005开关，再合上10kV分段014开关。在拉开1号主变低压侧总路005开关后，我们会发现，10kVⅠ母线接地信号消失，那接地真的发生在母线上吗？那是不一定的，因为，我们这个时候拉开1号主变低压侧总路005开关以后，实际上10kVⅠ母线已经失去电压了，接地监测装置所取用的电压是10kVⅠ母PT的开口三角形绕组电压，这时，一次绕组已无压，二次绕组也无压，接地监测装置当然也因此而返回，所以接地信号消失。这个时候是没法判别接地是发生在在10kVⅠ母线设备上，还是1号主变低压侧套管至1号主变总路开关之间这部分的。那在拉开1号主变低压侧总路005开关，再合上10kV分段014开关后，我们就能判明接地故障的发生点了，在合上10kV分段014开关后，如果10kVⅠ、Ⅱ母均发出接地信号，则接地发生在10kVⅠ母线上；如果合上10kV分段014开关后，10kVⅠ、Ⅱ母均没发出接地信号，那就说明接地故障发生在1号主变低压侧至1号主变总路开关之间，这时候要处理接地故障，必须将1号主变三侧停电才能进行处理。
这个方案也有潜在风险：在合上10kV分段014开关后，如果本来接地故障就在10kVⅠ母线上，那么则会使没有接地故障的Ⅱ母线同样接地，造成非故障相电压升高，有可能造成Ⅱ母上的运行元件中绝缘薄弱点击穿，由此造成相间短路故障，造成开关分闸对外停电。最极端的情况：是2号主变低压侧套管至低压侧差动CT间击穿，也可能造成2号主变差动误动跳闸。
所以，上述两个方案均有局限性；那有没有完美的方法呢，其实如果现场具备下述条件，就有可能实现：
五：采用带电指示装置进行判断：
众所周知，带电指示装置已普遍应用在各出线回路中，主要用于监视线路带电与否，防止误登带电设备造成人身伤亡事故；但是在主变小接地电流系统低压侧套管处普遍没有装设，其实带电指示装置价格并不高昂，如果在主变低压侧装设带电指示装置，如图2所示；就能实现以下目的：
发生单相接地故障时直接从带电指示装置上就能知道那相接地，比如A相接地，那么A相带电指示装置就会没有指示，那么我们可以在采用方案二的基础上，简化判断过程，在执行到拉开1号主变低压侧总路005开关后，直接观察带电指示装置显示是否发生变化来判别：如果拉开1号主变低压侧总路005開关后，三相带电指示装置均恢复有电指示，就可判断为Ⅰ母线设备有接地故障，反之则可判断为1号主变低压侧与1号主变开关间有接地故障。
结束语：
小电流接地系统广泛应用于发电厂、变电站等电网中，本文仅为结合本人工作经验对小接地电流系统中特殊接地故障点分析判断做相应探讨，并结合现场实际情况，提出在主变小电流接地运行侧出线套管处装设带电指示装置，便于在特殊接地故障位置发生接地时进行判断查找。
作者简介：
陈晓禹，男，四川省自贡市人，1972年出生，于1988年参加工作，现供职于国网四川省电力公司检修公司，高级技师
陈晓鸿，女，四川省自贡市人，1973年出生，于1992年参加工作，现供职于国网四川省电力公司自贡供电公司，高级技师
关键词：小电流接地系统；特殊接地故障查找；带电指示装置
引言：电力系统按接地处理方式可分为大电流接地系统、小电流接地系统。我国3～66kV电力系统大范围的采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。在这种系统发生单相接地故障故障时，故障电流小，而且三相线电压仍对称，对线路负载供电暂无影响，还可运行两小时，但此时另外两相对地电压升高，如果长时间不能查找排除故障线路，由于非故障相对地电压升高，当故障相完全接地时非故障相升至线电压，系统中的非故障相绝缘薄弱点可能被击穿，发展成相间短路，使事故扩大。若故障点产生间歇性电弧时，在一定条件下产生串联谐振过电压，会危及变配电设备的绝缘，进而损坏设备，破坏系统安全运行；过电压还可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁；这时将会危及配电网安全运行，甚至发展成事故；并且此时在接地故障点处会形成危险的跨步电压；因此，变电运行值班人员一定要熟悉该接地故障的处理方法，判明系统接地的情况，在发生单相接地故障时能够准确及时切除故障点。
一：如何判断接地故障
当警铃响，发出“10kV母线接地”光字牌或综自系统发出相应信号时，系统是否真的发生了接地故障呢？我们要进行电压表计的检查，从对地电压表计指示就可判定是否确实是发生接地故障：
如果小电流接地系统接地发生单相接地故障，故障相电压会降低直至到零，非故障相电压会发生升高直至线电压现象，但是不会超过线电压；这两个判据必须同时出现才能确认系统发生了单相接地故障。
二：发生单相接地故障后现场检查范围
我们都知道在小电流接地系统接地发生单相接地故障后，这时故障有可能发生在小电流接地系统的任何一点，应按要求对小电流接地系统内的设备进行检查巡视。
我们以图1为例：
图1
在图1中，运行方式为：10kVⅠ、Ⅱ段母线分段运行，10kV分段开关014在分闸位置，1号主变低压侧总路005开关带10kvⅠ段母线负载；2号主变低压侧总路024开关带10kVⅡ段母线负载。如果10kVⅠ母线发出接地信号，这个时候多数人员知道应对站内10kVⅠ母线及10kVⅠ母线上所有出线单元进行巡视，但是一般会忽略对1号主变低压侧总路005开关至主变低压侧之间的巡视。为什么呢？因為实际上005开关至主变低压侧套管这个范围肯定在主变差动保护范围内，一般会认为如果接地发生在这个范围内的话，主变差动保护会动作。我们来分析一下，真会这样吗？那是不一定的，我们知道正常的小接地电流系统，经过补偿后，其发生单相接地故障时10kv系统不会超过30A的接地电流，现在一般220千伏变压器容量基本上都是120MVA以上，哪怕是一台31.5MVA的变压器低压侧CT变比至少也是1200/5，发生接地时即使是接地电流30A，其反应到二次侧电流为0.125A，这个差流值是不足以启动主变差动的。所以，在小电流接地系统接地发生单相接地故障后，还要注意进行巡视检查还应该包括主变低压侧至主变总路开关之间的范围。
按照拉路查找法及分割法确认接地故障点确实不在线路和排除两条线路两点接地后，那么接地故障点就只可能在站内设备母线设备及主变低压侧套管至主变总路开关之间这两个部分。
三：母线设备及主变低压侧套管发生接地的分析查找
我们以图2为例进行说明
在图2中我们知道，这时运行方式为：所有10kVⅠ母线负荷线路已拉开，10kV分段开关014在分闸位置，10kVⅠ母线上只有总路1号主变低压侧总路005开关在运行。实际就是要查找出接地故障在10kV母线设备上，还是1号主变低压侧套管至1号主变总路低压侧总路005开关之间这部分上。如果是在10kV母线设备上，那要对10kV母线进行停电后处理，如果是在1号主变低压侧则只能停用主变再进行处理；这时，没有发生故障的10kV母线及相应的负荷出线则可以由2号主变恢复送电。那如何查明在那个部分呢？
方案一：合上10kV分段014开关，再拉开1号主变低压侧总路005开关。确实，合上10kV分段014开关后，10kVⅠ母、Ⅱ母均会发出接地信号，再拉开1号主变低压侧总路005开关，看信号变化情况就可判断出接地发生在那个部分。如果拉开号1主变低压侧总路005后，10kVⅠ、Ⅱ母接地信号不变，则接地发生在Ⅰ母线上；如果拉开005后，接地信号消失，则接地发生在1号主变低压侧套管至1号主变总路开关之间。
要注意的是这个方案是有潜在风险的：因为在进行这个操作的时候我们并不知道接地发生在母线设备还是发生在1号主变低压侧套管至1号主变总路开关之间；我们知道，若一相发生接地，则其它两相对地电压升高，这个时候合上10kV分段014开关，则会使没有接地故障的Ⅱ母线同样造成非故障相电压升高，有可能造成Ⅱ母上的运行元件中绝缘薄弱点击穿，由此造成相间短路故障，造成开关分闸对外停电；最严重的情况是：如果接地是在1号主变主变低压侧套管至1号主变总路开关CT之间发生，如前面所述，在这个范围内发生接地时，虽然接地故障发生在主变差动范围内，但差动保护并不会动作，但是这时由于合上了10kV分段014开关，则会使没有接地故障的Ⅱ母线及母线上所有出线单元同样造成非故障相电压升高，有可能造成Ⅱ母上及母线出线单元中运行元件中非故障相绝缘薄弱点击穿，由此造成相间短路故障，极端情况下，故障电流会流入1号主变差动保护回路，可能造成1号主变差动保护动作切除三侧，我们知道一般来说主变中压侧的负载比低压侧重要，这样可能造成中压侧损失负何的情况。 方案二：先拉开1号主变低压侧总路005开关，再合上10kV分段014开关。在拉开1号主变低压侧总路005开关后，我们会发现，10kVⅠ母线接地信号消失，那接地真的发生在母线上吗？那是不一定的，因为，我们这个时候拉开1号主变低压侧总路005开关以后，实际上10kVⅠ母线已经失去电压了，接地监测装置所取用的电压是10kVⅠ母PT的开口三角形绕组电压，这时，一次绕组已无压，二次绕组也无压，接地监测装置当然也因此而返回，所以接地信号消失。这个时候是没法判别接地是发生在在10kVⅠ母线设备上，还是1号主变低压侧套管至1号主变总路开关之间这部分的。那在拉开1号主变低压侧总路005开关，再合上10kV分段014开关后，我们就能判明接地故障的发生点了，在合上10kV分段014开关后，如果10kVⅠ、Ⅱ母均发出接地信号，则接地发生在10kVⅠ母线上；如果合上10kV分段014开关后，10kVⅠ、Ⅱ母均没发出接地信号，那就说明接地故障发生在1号主变低压侧至1号主变总路开关之间，这时候要处理接地故障，必须将1号主变三侧停电才能进行处理。
这个方案也有潜在风险：在合上10kV分段014开关后，如果本来接地故障就在10kVⅠ母线上，那么则会使没有接地故障的Ⅱ母线同样接地，造成非故障相电压升高，有可能造成Ⅱ母上的运行元件中绝缘薄弱点击穿，由此造成相间短路故障，造成开关分闸对外停电。最极端的情况：是2号主变低压侧套管至低压侧差动CT间击穿，也可能造成2号主变差动误动跳闸。
所以，上述两个方案均有局限性；那有没有完美的方法呢，其实如果现场具备下述条件，就有可能实现：
五：采用带电指示装置进行判断：
众所周知，带电指示装置已普遍应用在各出线回路中，主要用于监视线路带电与否，防止误登带电设备造成人身伤亡事故；但是在主变小接地电流系统低压侧套管处普遍没有装设，其实带电指示装置价格并不高昂，如果在主变低压侧装设带电指示装置，如图2所示；就能实现以下目的：
发生单相接地故障时直接从带电指示装置上就能知道那相接地，比如A相接地，那么A相带电指示装置就会没有指示，那么我们可以在采用方案二的基础上，简化判断过程，在执行到拉开1号主变低压侧总路005开关后，直接观察带电指示装置显示是否发生变化来判别：如果拉开1号主变低压侧总路005開关后，三相带电指示装置均恢复有电指示，就可判断为Ⅰ母线设备有接地故障，反之则可判断为1号主变低压侧与1号主变开关间有接地故障。
结束语：
小电流接地系统广泛应用于发电厂、变电站等电网中，本文仅为结合本人工作经验对小接地电流系统中特殊接地故障点分析判断做相应探讨，并结合现场实际情况，提出在主变小电流接地运行侧出线套管处装设带电指示装置，便于在特殊接地故障位置发生接地时进行判断查找。
作者简介：
陈晓禹，男，四川省自贡市人，1972年出生，于1988年参加工作，现供职于国网四川省电力公司检修公司，高级技师
陈晓鸿，女，四川省自贡市人，1973年出生，于1992年参加工作，现供职于国网四川省电力公司自贡供电公司，高级技师