在电网调控模式下，为了快速查找并处理中性点非直接接地系统中的接地故障，减少接地故障分析和处理时间，降低故障对电网和社会的影响，作者较详细的讨论了发生接地故障时的现象、原因及各种典型接地故障的常见处理方法等。最后针对接地故障产生的原因，提出了一些具体的预防措施，可以有效地提高电网的供电可靠性，保证电网的安全、稳定、优质、经济运行。
在我国，3～66kV电网中一般采用中性点非直接接地方式，即主变中性点采取的是不接地或经消弧线圈接地的方式。在小电流接地系统中发生单相接地故障时，不构成短路回路，故障电流不大，因此允许短时间运行而不立即切除故障，从而提高供电可靠性。
但这时如果是金属性接地，非故障相对地电压升高为线电压，这种过电压对系统运行造成很大威胁，因此必须尽快查找接地点，并及时隔离。本文主要讨论小电流接地系统中，如何快速查找并处理各种典型接地故障，减小接地故障对电网和社会的影响，并提出几种预防接地故障发生的措施。
1接地故障产生的原因
单相接地故障是电网中出现概率最大的一种故障，特别是在雷雨、大风和冰雪等恶劣天气情况下，单相接地故障更是频繁发生。
66kV及以下的中低压配电网，由于设备元件多，设计裕度小，运行环境相对恶劣等因素，因此发生接地故障的概率更大。
发生单相接地故障的具体原因主要有：设备绝缘不良，如老化、受潮、绝缘子破裂、表面脏污等；发生绝缘击穿接地；小动物、鸟类、漂浮物及吊车等外力破坏；线路断线，导线固定不牢等；恶劣天气和人为因素等。其中，导线断线、绝缘击穿和树木短接是电网发生单相接地故障的最主要原因。
2接地故障的现象
发生单相接地时，一般会有以下现象出现：
1）发生单相接地的系统内变电站接地警报，接地光字牌亮。
2）同一系统内的三相对地电压不平衡，相电压表上显示故障相电压低于额定相电压或为0，其它两相电压高于额定相电压或等于额定线电压，3U0超过动作整定值，发出接地告警信息。
3）系统内运行的消弧线圈有异响，出现大电流，电流值等于消弧线圈运行档位的额定电流。
小电流接地系统中常发生一些故障，也能发出接地报警信号，因此如何区别真假接地是进行接地选择处理的前提。下面是各种常见故障的主要特征。
1）单相完全接地：一相电压为0，两相电压升高为线电压，电压为0的相为接地相。线电压保持不变。
2）单相不完全接地：一相电压降低但不等于0，两相电压升高，但不超过线电压。电压降低的相为接地相。
3）单相断线：一相电压升高，两相电压降低。其中电压升高相为断线相。
4）电压互感器高压侧熔断器熔断：一相电压降低，两相电压不变，相关相别的线电压降低。电压低的一相为高压熔断器熔断相。
5）基频谐振：一相电压降低，两相电压升高超过线电压，线电压基本不变，谐振电流很大，PT有响声。
3接地故障的处理步骤
电网发生单相接地故障告警时，监控员应主动检查本系统中其他变电站母线电压数值，确认系统确实发生接地故障，应立即将接地时间、相别、母线电压、消弧线圈动作情况报告值班调度员，并可结合现场汇报情况，尽快寻找故障点切除故障，避免扩大为两点接地或相间故障，引起线路跳闸，影响持续供电。
3.1接地故障处理的注意事项
1）系统带接地故障运行时间，一般不可超过2小时。
2）带接地故障运行时，应加强监视电压互感器和消弧线圈的运行状态，防止出现异常造成事故扩大，并及时报告调度。
3）在系统接地时，不得拉合消弧线圈的隔离开关，也不得用隔离开关断开接地电气设备。
4）用“瞬时停电法”查找故障线路时，无论线路上有无故障，均应立即合上，瞬时停电小于10s。
5）如在异常天气出现频繁瞬间接地，则可以将绝缘水平低、分支多、主干线长、故障率高的线路停电，待风雨停止后再试送电。
6）观察、判定接地故障是否消失，应从接地信号、三相对地电压、消弧线圈声音等情况相结合判定，防止误判断。
7）当采用分割电网的办法选择接地故障时，应考虑各系统供电不受影响。分网运行时，应考虑分网后各部分之间的功率平衡、继电保护配合和消弧线圈的补偿等因素。
8）只有一台消弧圈的系统，允许带接地故障运行的时间，由消弧线圈的温升确定；有多台消弧线圈的系统中个别消弧线圈温升达到规定时，而故障线路未选出或因故不能停下时，可以切除该消弧线圈。
9）当系统三相电压同时升高或任一相电压超过运行线电压10%时，说明系统产生了PT铁磁谐振过电压，手动选出后不再试送。
10）拉路选择接地时，应考虑电容电流的变化，避免系统发生全补偿谐振。
3.2接地故障处理的原则顺序
1）根据系统接地当时的实际情况（如用户报告，接地自动选择装置显示的接地线路或线路跳闸重合成功后发生的接地等），可以临时变更接地选择顺序，优先选择，以求迅速找出故障点。
2）拉开母线无功补偿电容器断路器。
3）分割电网法检除。当两条母线并列运行，解母联开关判明哪条母线系统接地后，仍恢复双母线并列运行方式。
4）充电线路可先检除。
5）在不影响负荷的情况下，选择联络线、双回线和环状线路进行判断。
6）选择分歧多、线路长的次要负荷线路。
7）选择重要的负荷线路。重要用户和保安负荷通知后，再进行接地选择。
8）对于只有一台消弧线圈的系统，带消弧线圈的线路一般最后检除。
9）判明接地线路后，令线路维护单位巡线处理。
4几种典型接地故障处理
电网中发生接地故障时，故障点可能在变电站内部设备上、输电线路上，也可能在用户的用电设备上。无论故障点在哪里，都需要尽快将故障消除，保障电网安全、可靠运行。
4.1变电站内设备发生接地
变电运行人员检查站内电气设备是否有接地故障：如设备瓷质部分有无破损，有无放电闪络；设备上有无落物、小动物及外力破坏等；有无断线接地；避雷器、电缆头有无绝缘击穿等现象。在检查确认变电站内设备无问题的前提下，按线路接地故障处理。
如果接地点在站内时，可能在母线或连接母线的设备上，可能在主变二次侧至母线间，可能在开关至甲刀闸间，也可能在开关至乙刀闸间。
1）接地点在母线上：如果是双母线并列运行，需要将接地母线上的负荷倒至另一母线，用母联开关切除接地故障点。如果是单母分段接线时，一般以停电原则进行处理。
2）接地点在主变二次侧至母线间：一般需将该主变负荷转移后，将主变停电再进行故障处理。
3）接地点在开关至甲刀闸间：有旁路的可采用旁路代送，用甲刀闸解环流，再用开关切除故障点。拉刀闸前，须拉开两回路开关控制电源。
此处理方法不影响线路停电，供电可靠性高。如果没有旁路，且该母线上负荷重要，由于各种原因不能停电时，可采用人工接地法隔离故障点，保证母线上其他线路继续正常供电。
4）接地点在开关至乙刀闸间：如果有旁路，处理方法同接地点在开关至甲刀闸间（用乙刀闸解环流）。
案例1：某kV变电站汇报调度，66kV系统A相%永久接地，站内检查发现某线路电流互感器瓷套对地放电，线路所带负荷主要不能停电。电气主接线如图1所示，消除故障点的主要处理步骤如下。
图1电气主接线图1）合上侧路甲刀闸、丙刀闸后，合上侧路CL开关给侧母充电，充电良好后，拉开侧路CL开关，侧母停电。
2）合上线路1丙刀闸。
3）合上侧路CL开关。
4）拉开线路1开关和侧路开关的控制直流电源。
5）拉开线路1乙刀闸解环。
6）合上线路1和侧路开关的控制直流电源。
7）拉开线路1XL开关。(用线路1XL开关切除接地故障点，接地信号消除)
8）拉开线路1甲刀闸。
9）令检修人员进行处理。
案例2：某变电站线路开关A相与母线侧刀闸之间发生单相接地故障，且该变电站无旁路，如果母线由于各种原因不能停电，如图2所示。
分析由于单相接地故障发生在线路1开关A相与母线侧刀闸之间，断开线路1开关不能将故障点隔离，同时不能用刀闸切除故障点。此情况可采用人工接地法隔离故障点，消除故障点的主要事故处理步骤如下。
图2人工接地法1）选择一条备用或不重要的线路。在冷备用状态下，在备用线路乙刀闸A相线路侧装上单相人工接地线。
2）将该备用线路加入运行（使人工接地线与故障点并列）。
3）拉开备用线路开关的控制直流电源。
4）拉开运行线路1开关及两侧刀闸。
5）合上备用线路开关的控制直流电源。
6）拉开备用线路开关及两侧刀闸。
7）拆除备用线路刀闸A相线路侧单相人工接地线。
8）接地故障点进行检修处理。
4.2变电站外线路发生接地
线路发生接地故障时，可能为1点接地，也可能为2点或多点接地。
1）发生接地告警，且无线路跳闸。
小电流接地系统发生接地时，监控员对接地现象做详细记录，并立即报告调度，如有消弧线圈的变电站应监视其温升，随时与调度联系处理。如果有智能接地选线系统的按其显示的线路进行选择，无智能接地选线系统的变电站按接地选择顺位表选择。
首先判断系统发生接地故障，然后区分是变电站内接地还是线路接地，分割电网缩小检除范围，检除最可能发生接地的线路，检除不影响负荷的充电线路和联络线，减除次要负荷线路，最后减除重要负荷线路和带消弧线圈线路等。如果减除一遍接地告警信息消失，即为单点接地，对该接地线路进行处理即可。
如果减除一遍接地告警信号未消失，即可判断为同相两点或多点接地，在已确定的范围内逐次拉开线路，当拉开某一线路，接地信号消失，说明此线路上有接地点，此线路暂时不送电，然后将已拉开的线路开关依次合上，当出现接地告警信号时，说明此线路有接地点，此线路暂时不送电，再依次送出其他线路。
无接地信号时，完成接地线路判明后，根据实际要求决定是否送电，并应立即停用接地线路的重合闸，如果接地线路跳闸，不进行强送。
对于66kV双母线系统存在的接地故障，还可以用倒母线隔离开关和拉合母联断路器进行选择，此方法优点是不影响线路负荷，特别适合重要负荷多的变电站系统。该方法只需要在kV变电站内操作即可完成接地选择，但对变电运行人员的操作能力和素质要求较高。
2）发生接地告警，且有线路跳闸。
如果接地点为两点，且接在同一个变电站的不同线路上的不同相上，会同时有线路跳闸和接地告警信号。如果10kVI线A相接地，II线B相接地。会发出I线跳闸，II线不跳闸且有B相接地告警。因为I线A相装有CT，II线B相未装CT，短路电流使I线保护动作断路器跳闸。
如果10kVI线A相接地，II线C相接地。根据接地点情况及两回路保护整定值，综合考虑，可能I线跳闸或II线跳闸，也可能I线、II线同时跳闸，电网接地现象消除。
案例3：某66kV系统如图3所示，当有人通过报告，线路I发生A相接地故障，需要停电处理时，处理的原则步骤如下：
1）视甲变电站负荷情况，将10kV母线负荷改#2变带，#1变带消弧线圈停电。
2）拉开甲变电站变66kV母线分段开关K1。
3）验证补偿度无问题，拉开I线K2开关。
4）拉开甲变电站变I线入口刀闸，将线路I停电。
5）将甲变电站变的消弧线圈改合适的补偿度后，合上K1开关，#1变送电与#2变并列。
6）通知线路维护单位，对66kVI线进行处理。
图3某66kV系统图案例4：某变电站66kV系统如图4所示，系统发生接地报警，该系统接地选择处理主要步骤如下。
图4某变电站66kV系统图1）判断66kV系统存在接地故障。
2）拉开I、II母线上的电容器。
3）与带电作业单位联系，确认非作业引起，并停止带电作业。
4）令接地系统内有条件的变电站检查66kV设备是否有接地，站内无问题。
5）拉开66kV母联开关，若判明接地点在I母线后，合上母联开关。
6）减除充电线路L1。
7）线路L4、L5改单回线带后，分别减除、判断。
8）线路L3减除、判断。
9）联系风电场，线路L2减除、判断。
10）线路L6减除，接地现象消失，判明线路L6存在接地。
5 接地故障的预防措施
鉴于导致单相接地故障的原因有很多，可采取以下几种方法进行预防，尽量减少接地故障的发生。
1）提高系统绝缘和耐雷水平。在规划设计时，在接地故障频发区，加装氧化锌避雷器；增加杆塔高度；在污秽环境下，应提高设备的外绝缘强度和防污秽等级，线路上也可采用绝缘导线等。
2）施工前后严把质量关。施工安装前，不允许任何不合格的设备和材料混进电网中；线路架设完毕后，应按要求完成有关试验、检测工作，履行严格的验收手续。
3）加强运行管理，认真做好巡视工作，消除隐患。在春、秋检时认真组织清除电网缺陷，消除树木威胁，合理安排检修，尽量缩短检修时间，提高检修质量。加强宣传工作和预防措施，防止外力破坏。
4）定期对配电变压器、避雷器、跌落式熔断器、绝缘子等进行试验及绝缘电阻的测量，选用优质产品，对不合格设备及时进行维修或更换。
5）在配电长线路上加装分段开关。这可以有效缩小故障范围，减少停电范围和停电时间，有利于快速查找故障点和隔离故障。
６结束语
为了降低单相接地故障给电网和用户带来的不良影响，电网运行人员应熟悉有关运行规程，熟悉设备情况，提高故障处理能力。
当电网出现故障时，要沉着冷静，认真分析，正确判断并避免故障发展，尽快消除故障威胁。同时，加强科学管理，提高人员素质，积极应用新技术、新设备，并做好各种预防措施，以便快速查找和消除故障点，提高电网的供电可靠性，保证电网的安全、稳定、优质、经济运行。
本文编自《电气技术》，论文标题为“电网调控模式下的几种典型接地故障处理”，作者为杨林、郑伟等。