接地问题对变电站安全运行的影响

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摘 要

变电站内设备的安全运行需要正确、可靠的接地，不正确的接地方式可能造成一次设备损坏，保护误动。本文对由此造成的一些事故进行分析，并提出解决办法。

【关键词】屏蔽电缆 接地 电磁干扰 变电站

变电站的正常运行是关乎电网安全运行和人民正常生活的头等大事。但是，一些变电站却因为接地问题在运行中发生事故，造成设备损坏或用户停电，给安全生产带来很大威胁。

变电站内一次设备接地和站内主网相连，而电缆屏蔽层及二次回路的接地问题在实际操作中存在差异，有必要在此进行探讨。

1 电缆屏蔽层应该一端还是两端接地？

变电站一次设备中通过的是较大的负载电流，站内导线、电缆纵横交错，因此在变电站中存在较大的电磁场，这些电磁场的存在会对站内的二次电缆产生电磁干扰，而高压电缆本身就是一载流体，它对临近的物体也会产生干扰。电磁干扰主要有两种类型：一种是磁场干扰，另一种为电容耦合干扰。下面结合一些实例进行说明。

1.1 正常运行发生电缆头烧毁事故

陕南某330KV变电站投运不到半年，值班人员在例行检查中发现35KV#2电容器A相电缆头泛黄并伴有烧焦异味，停运检查电缆头温度偏高且热缩套与接地线接触部位的电缆外皮有融化迹象，但试验电缆直流泄漏电流并无明显增加，说明因为发现及时电缆绝缘并没有受到大的损坏。为什么会出现这样的现象？下面对其产生原因进行分析：

35KV电容器高压电缆是单芯结构，假设L0、L1为两根并排敷设的高压电缆，I0、Im分别为流过L0、L1的电流，Lm为电缆的屏蔽层，Mm0为L0和Lm的互感，M1m为L1和Lm的互感。示意图如图1。

当屏蔽层两端不接地时，电缆屏蔽层中的干扰电压E1为：E1= -（jωMm0・I0+ jωM1m・I1）

由公式可知，干扰电压的大小由Mm0、M1m来决定，而M1m的大小电缆长度一定，其值也一定，Mm0则与两电缆的相互空间位置有关，距离越远，互感越小。施工中应该尽量使高压电缆相互间距加大，同沟敷设的较长高压电缆注意交叉换位。

实际上此电缆在运行过程中两端是接地的，感应电压E1通过两端的接地线就会产生环流，加上电缆屏蔽线接头制作工艺粗糙存在较大的接触电阻，大电流通过时引起电缆头温度升高，破坏电缆绝缘从而导致运行事故的发生。电流的大小为：IHl= E1/（Rm+ jωLm）

上式中Rm为屏蔽层电阻，Lm为屏蔽层电感，IHl为电缆屏蔽层中环流。针对以上分析，拟恢复A相接线实测其环流大小。并实测断开一端接地线后的感应电压。其中 A相两端接地实测环流为102A、B相为48A、C相为56A，断开一端接地后感应电压A相为8.8 V、B相为4.2V、C相为6.6V，从以上测试结果可以看出高压电缆屏蔽层中确实存在环流，打开接地线确实可以切断环流回路，但是要注意感应电压对人身及设备的损坏，必要时需在悬空端加装过压保护装置。施工人员重做了A相电缆头并打开一端接地线，再没有发生电缆烧毁事故至今仍运行良好。

电磁干扰造成主变档位显示不正确。

主变档位对于VQC装置来说是一重要的开入量，关系到VQC能否正确动作调压。我们在330KV某变电站施工调试时发现主变档位不能正确上传，怀疑存在外界干扰，经检查发现该控制电缆屏蔽层未接地，待电缆两端接地完整后，测量公共端电压下降接近额定值，说明电缆屏蔽层的接地有效的屏蔽了干扰。干扰是怎么形成的呢？如图2所示。

由于一次设备载流体和二次电缆间存在有电容，电缆之间也存在有寄生电容，站内大部分设备处于强电场中，因此一次设备将会对二次电缆产生电容干扰。电容干扰的一大特点就是需要有电荷的积累，只有当电荷积累到一定程度时才能产生放电，当电缆两端接地时因为屏蔽层的接地而使电荷通过接地线向大地泄放，屏蔽层中不能有效积聚大量的电荷，而且屏蔽层的两端接地不会引起环流。因而在主要因电容耦合干扰的电缆中可以采用屏蔽层两端接地的方法。

2 差电流回路是否应一端接地

电流差动回路因牵扯到几个电气量的比较运算，以往因为接地点的问题而引起的保护误动也不鲜见。差电流回路要求一点接地已在广大继电保护人员中间得到认可。对于原始的差动保护继电器，其输入的电气量有一定的联系，例如对于三绕组变压器的差动保护，通常是两侧的电流合成后再和第三侧电流进行比较，因为有了电气上的联系，因此要求差动电流回路一点接地。而现在广泛应用的微机保护，每个电气量的输入都有各自独立的通道及A/D采样系统，保护动作逻辑都由软件来完成，不再需要通过电气量的联系来实现保护功能，因此也没有一点接地的必要。

3 对比分析结果

综上所述可以看出：

（1）对于以电磁干扰为主的高压动力电缆，其屏蔽层宜采用一端接地的方式，而对于以电容耦合干扰为主的回路（如控制回路、信号回路）的长电缆应采用两端接地的方式。

（2）微机保护电流差回路没有必要采用差回路一点接地的方法，可以采用每组电流分别接地的方式。

参考文献

[1]付书明.浅谈电力系统接地方式及接地[J].接零保护，2011（16）.

[2]李先跃.电力系统直流接地危害性分析及预防措施[J].建筑安全，2004（05）.

[3]李冬辉，张伟.小波分析应用于直流系统接地故障检测[J].控制工程，2006（04）.

作者简介

边勃（1978-），女，陕西省兴平县人。大学本科学历。现为陕西送变电工程公司工程师。研究方向位电力工程技术。

作者单位

陕西送变电工程公司 陕西省西安市 710014