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10kV小電流發(fā)生器故障分析
本文研究的切入點是筆者親歷的發(fā)生于2014年3月的某一段10kV小電流節(jié)電系統(tǒng)單相斷線接地故障，此段電路的10kV母壓出現(xiàn)了故障，電路中的三相電壓A、B、C的電壓值分別是10kV、10kV和10kV，三段電流的電流方面的變化并不明顯，后來經(jīng)過電路故障的檢查后發(fā)現(xiàn)是此段10kV小電流接地系統(tǒng)中的X段線路的分支線路A線路接了地，將這段A支路斷開之后就可以使得電壓恢復(fù)正常，此次處理結(jié)束后的次日，這個變壓器的10kV母線又一次發(fā)出了接地的信號，母線的電壓出現(xiàn)了異常，電路中的三相電壓A、B、C的電壓值分別變成了8.8kV、5.5kV 和5.7kV，其中A相電路的電流變成了原來的1/10，成為21A，另外兩相的電路的電流并沒有發(fā)生顯著的變化，后來經(jīng)過電路的檢查后發(fā)現(xiàn)是因為其中的X線路的五號桿的A段中短路的線路出現(xiàn)了懸空的現(xiàn)象，下文中筆者就小電流接地線路中的單相接地或者斷線故障的特點進(jìn)行相應(yīng)的分析。
2 如何進(jìn)行小電流接地系統(tǒng)的單相斷線的故障分析
2.1 如何完成接地信號的分析和判斷
關(guān)于小電流接地系統(tǒng)的單相斷線故障的分析，首先需要完成的是接地信號的分析和判斷進(jìn)而完成信號的顯示和警告，具體來講，可以從如圖1所示的信號連接為切入點進(jìn)行分析，同樣地，將A相電路作為故障線路，筆者在文中對發(fā)生斷線的接地系統(tǒng)中的故障信號的顯示以及發(fā)生故障的時候的電壓的變化狀況進(jìn)行簡要的介紹。其中，進(jìn)而我們可以知道，再加上小電流接地系統(tǒng)中的AO端的電流值總是為零，那么就可以得到再假設(shè)系統(tǒng)的正負(fù)阻抗的等效值為Z1和Z2，一般情況下ZI=Z2，再通過以上的信息和關(guān)系式建立一組序列網(wǎng)絡(luò)方程式，加之系統(tǒng)的對稱性，我們可以得到的表達(dá)式是，最后，對以上的各個方程式進(jìn)行求解后可以得到的故障電路的開口電壓的表達(dá)式為：3U0=3EA/2KPT=50V≥15～20V，因此，我們可以做出的總結(jié)
是如果小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)了單相斷線的故障，其監(jiān)控系統(tǒng)就會發(fā)出相應(yīng)的接地信號，幫助電路維修人員判斷故障和制定維修的方案。
2.2 異常電壓的分析
在進(jìn)行異常電壓的分析的時候需要在負(fù)載阻抗和系統(tǒng)阻抗不計的理想的狀態(tài)下完成，如圖2所示，通常的分析的前提是一段經(jīng)過一定程度的簡化的等效電路。
其中，N點是虛擬的中點，將O點假設(shè)為接地點，也就是說它的電壓值為零，分別代表的是小電流接地系統(tǒng)處于正常運行的狀態(tài)下的三個相電路A、B、C的電壓值，同時代表的也是系統(tǒng)的電壓值，YA、YB、YC分別代表的是這三個相電壓與接地點之間的導(dǎo)納值，代表的是虛擬中點N與地之間的電壓差值，在正常的運營狀態(tài)下中點N 和接地點O之間的電壓值應(yīng)該是相同的，屬于相互重合的兩個電壓點，再者，電源電路中的虛擬的中點和接地點之間的電流不是同步的，也就是說，處于正常運行狀態(tài)下的虛擬中點和接地點之間既沒有電壓差又沒有電流，圖2中的虛線表示的就是這一層含義。
當(dāng)A相電路出現(xiàn)短路故障時，在整個系統(tǒng)中，相對于B相電路的電容，A相電路的電容一般會偏小，故而，B相電路和C相電路的電容幾乎不會變化而且處于比較平等的地位，用公式表示就是YA≤YB=YC，這樣的話，中點就會在原來的基礎(chǔ)上發(fā)生偏移，如果用表示發(fā)生斷線故障后的相電壓A、B、C與接地點之間的電壓差，那么，B和C之間的相對接地點的電壓就會下降，而A點則會有所升高。另外，又由于B相電路和C相電路之間的相位的變化不大，又因為A線路處于斷線狀態(tài)，所以三者的電容的關(guān)系是：0≤YA≤YB=YC。
綜合來說，對于不接地的系統(tǒng)來說，如果出現(xiàn)了單相接地的故障問題一般會在系統(tǒng)中表現(xiàn)出以下的特點：
第一，系統(tǒng)的監(jiān)控裝置會發(fā)出接地的信號。
第二，故障電路的相位值會升高到正常值的1.5倍，而沒有發(fā)生故障的電路的電壓則會下降到原來的正常值的0.87倍。
第三，由于實際的工作電路中，分支線路的斷線會受到負(fù)載電流的作用，因此，當(dāng)電路發(fā)生斷線故障之后，其故障電壓值一般處于6kV到9kV之間，正常運行的線路的電壓處于5.2kV到6kV之間。
3 如何進(jìn)行小電流接地系統(tǒng)的單相接地的故障分析
如果設(shè)置A相的接地電路出現(xiàn)了故障，那么在下圖3中所示的原理圖是A相線路接地之后的電壓相量的表示方法。
一是系統(tǒng)的監(jiān)控部分會自動發(fā)出接地信號給工作人員以提示和警告。
二是當(dāng)故障電路的電相電壓值降低到零時，未發(fā)生故障的相電路的電壓就會升高至原來的1.717倍。
三是由于實際的接地故障發(fā)生的時候接地現(xiàn)象并不是*的接地，也即還有一定的連通，線路中經(jīng)過電阻值較高的媒介或者線圈的消弧的作用，發(fā)生故障的系統(tǒng)的相電壓的電壓范圍一般都處于0kV和6kV之間，未發(fā)生故障的相電壓的值往往處于6kV到10kV之間，即是正常電壓的1.5倍。
結(jié)語
總而言之，經(jīng)過以上的分析我們可以得到以下的結(jié)論：當(dāng)10kV小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)斷線或者接地的故障的時候，監(jiān)控系統(tǒng)都會發(fā)出相應(yīng)的警報信號；發(fā)生接地或者斷線后出現(xiàn)接地故障的10kV小電流接地系統(tǒng)的故障電壓和正常運行的電壓值的范圍都處于6kV到10kV之間；發(fā)生斷線故障的10kV小電流接地系統(tǒng)的故障電壓值的范圍都處于6kV到10kV之間，而正常電路的電壓值在5.2kV到6kV之間。
