Неисправности и устранение одиночных фазовых замыканий на землю в линиях распределения 10 кВ
Поле: Производство
China
Характеристики и устройства обнаружения однофазных замыканий на землю
1. Характеристики однофазных замыканий на землю
- Центральные аварийные сигналы:
Срабатывает предупредительный звонок, загорается сигнальная лампа с надписью «Замыкание на землю на шинном участке [X] кВ, секция [Y]». В системах с компенсацией замыканий на землю через дугогасящую (Петерсена) катушку также загорается индикатор «Дугогасящая катушка включена». - Показания вольтметра контроля изоляции:
- Напряжение повреждённой фазы снижается (при неполном замыкании) или падает до нуля (при металлическом замыкании).
- Напряжения двух других фаз возрастают — выше нормального фазного напряжения при неполном замыкании или до линейного напряжения при металлическом замыкании.
- При устойчивом замыкании стрелка вольтметра остаётся неподвижной; при её непрерывных колебаниях имеет место прерывистое (дуговое) замыкание.
- В системах с заземлением нейтрали через дугогасящую катушку:
Если установлен вольтметр смещения нейтрали, он показывает определённое значение при неполном замыкании или достигает фазного напряжения при металлическом замыкании. Также срабатывает аварийный световой сигнал дугогасящей катушки. - Явления дугового замыкания на землю:
Дуговое замыкание на землю вызывает перенапряжения, приводящие к значительному росту напряжений на неповреждённых фазах. Это может привести к перегоранию высоковольтных предохранителей измерительных трансформаторов напряжения (ТН) или даже к их повреждению.
2. Отличие истинных замыканий на землю от ложных срабатываний
- Перегорание высоковольтного предохранителя ТН:
Перегорание предохранителя одной фазы ТН может вызвать сигнал замыкания на землю. Однако:- При реальном замыкании на землю напряжение повреждённой фазы падает, а напряжения двух других фаз возрастают, но линейное напряжение остаётся неизменным.
- При перегорании предохранителя напряжение одной фазы падает, две другие фазы не повышаются, а линейное напряжение снижается.
- Включение трансформатора на холостой ход шины:
При включении, если выключатель замыкается асинхронно, происходит неравномерная ёмкостная связь фаз с землёй, что вызывает смещение нейтрали и асимметрию трёхфазных напряжений, приводя к ложному сигналу замыкания на землю.
→ Это происходит только во время коммутационных операций. Если шина и подключённое оборудование не проявляют аномалий, сигнал является ложным. Включение фидера или трансформатора собственных нужд обычно устраняет указание. - Асимметрия системы или некорректная настройка дугогасящей катушки:
При изменении режима работы (например, при переключении конфигураций) асимметрия или неверная компенсация дугогасящей катушки могут вызывать ложные сигналы замыкания на землю.
→ Необходимо согласование с диспетчерской службой: восстановление исходной конфигурации, отключение дугогасящей катушки, регулировка её ответвления, повторное включение и последующее переключение режимов.
→ Феррорезонанс при включении холостой шины также может вызывать ложные сигналы. Немедленное включение фидера нарушает условия резонанса и снимает аварийное указание.
3. Устройства обнаружения
Система контроля изоляции обычно состоит из трёхфазного пятистержневого трансформатора напряжения, реле напряжения, сигнальных реле и контрольных приборов.
- Конструкция: Пять магнитных стержней; одна первичная обмотка и две вторичные обмотки, все намотаны на три центральных стержня.
- Схема соединения: Ynynd (звезда на первичной стороне, звезда со средней точкой на вторичной стороне и разомкнутый треугольник на третичной стороне).
Преимущества данной схемы соединения:
- Первая вторичная обмотка позволяет измерять как линейные, так и фазные напряжения.
- Вторая вторичная обмотка соединена в разомкнутый треугольник для обнаружения напряжения нулевой последовательности.
Принцип действия:
- В нормальных условиях трёхфазные напряжения сбалансированы; теоретически, на разомкнутом треугольнике возникает нулевое напряжение.
- При металлическом однофазном замыкании на землю (например, фазы А) в системе появляется напряжение нулевой последовательности, индуцирующее напряжение на разомкнутом треугольнике.
- Даже при неполном (высокоомном) замыкании на разомкнутых концах индуцируется напряжение.
- Когда это напряжение достигает уставки срабатывания реле напряжения, срабатывают как реле напряжения, так и сигнальное реле, активируя звуковые и световые аварийные сигналы.
Операторы используют эти сигналы и показания вольтметра для определения наличия и фазы замыкания на землю, после чего сообщают о случившемся диспетчеру.
⚠️ Примечание: Устройство контроля изоляции используется совместно для всего шинного участка.
⚠️ Примечание: Устройство контроля изоляции используется совместно для всего шинного участка.
Причины однофазных замыканий на землю
- Обрыв провода с последующим падением на землю или его лежание на траверсе;
- Ослабление крепления или фиксации проводов на изоляторах, в результате чего они падают на траверсы или на землю;
- Сильный ветер, приводящий к чрезмерному приближению проводов к зданиям;
- Обрыв высоковольтного вывода распределительного трансформатора;
- Пробой изоляции 10 кВ ограничителей перенапряжения или предохранителей на платформах трансформаторов;
- Пробой изоляции или замыкание на землю одной фазы высоковольтной обмотки трансформатора;
- Перекрытие или пробой изолятора;
- Пробой изоляции в предохранителях ответвлений;
- Отсоединение оттяжки от верхней траверсы на многоцепных опорах с последующим контактом с нижними проводами;
- Удары молнии;
- Контакт с деревьями;
- Аварии, вызванные птицами;
- Посторонние предметы (например, полиэтиленовые плёнки, ветки);
- Другие случайные или неизвестные причины.
Опасности однофазных замыканий на землю
- Повреждение оборудования подстанции:
После 10 кВ замыкания на землю измерительный трансформатор напряжения (ТН) шины не регистрирует ток, но развивает напряжение нулевой последовательности и повышенный ток в разомкнутом треугольнике. Длительная эксплуатация может повредить ТН.
Кроме того, феррорезонансные перенапряжения (в несколько раз превышающие номинальное напряжение) могут вызвать пробой изоляции и серьёзные повреждения оборудования. - Повреждение распределительного оборудования:
Прерывистые дуговые замыкания на землю и перенапряжения могут вызвать пробой изоляции, приводящий к коротким замыканиям, перегоранию трансформаторов и выходу из строя ограничителей перенапряжения/предохранителей, потенциально вызывая электрические пожары. - Угроза стабильности региональной электросети:
Серьёзные замыкания на землю могут дестабилизировать локальную электросеть, вызывая каскадные отказы. - Риск для людей и животных:
Падение проводов приводит к их электризации и образованию опасности шагового напряжения. Пешеходы, линейные рабочие (особенно при ночных обходах) и домашний скот вблизи места повреждения подвергаются риску поражения электрическим током или электротравмы. - Влияние на надёжность электроснабжения:
- Требуется ручной выбор повреждённого фидера.
- Неповреждённые фидеры могут быть необоснованно отключены в процессе поиска неисправности, что приводит к прекращению электроснабжения потребителей, не затронутых аварией.
- Поиск и устранение повреждения требуют отключения линии, что особенно затруднительно в период вегетации сельскохозяйственных культур, неблагоприятных погодных условий (ветер, дождь, снег), в гористой/лесистой местности и в ночное время, что приводит к продолжительным, масштабным отключениям.
- Потери энергии в линиях:
Замыкания на землю вызывают значительные токи утечки в землю, что представляет собой прямые потери энергии. Правилами, как правило, ограничивается продолжительность эксплуатации в режиме замыкания на землю не более чем двумя часами во избежание чрезмерных потерь. - Количественная оценка потерь электроэнергии:
Среднее значение тока замыкания на землю находится в диапазоне от 6 до 10 А. При типичном уровне напряжения 10 кВ это приводит к потерям примерно 34 560 кВт·ч энергии за 24 часа.
Методы и процедуры устранения однофазных замыканий на землю
- Автоматические устройства выбора линий при замыканиях на землю малым током:
Устанавливаются автоматические устройства выбора линий при замыкании на землю на подстанциях. Они работают совместно с трансформаторами тока нулевой последовательности (ТТНП) на каждом выходе фидера для точного определения повреждённой линии до её отключения. - Системы обнаружения однофазных замыканий на землю:
Современные распределительные сети оснащаются генераторами сигнала в начале, середине и конце фидеров. Указатели повреждений точно определяют место повреждения, обеспечивая оперативное реагирование. -
Оставить чаевые и поощрить автора
Рекомендуемый
Режим заземления нейтральной точки для трансформаторов электросети 110кВ～220кВ
Схемы заземления нейтральных точек трансформаторов электрических сетей 110-220 кВ должны соответствовать требованиям изоляционной прочности нейтральных точек трансформаторов и стремиться к тому, чтобы нулевое последовательное сопротивление подстанций оставалось практически неизменным, обеспечивая при этом, что нулевое комплексное сопротивление в любой точке короткого замыкания в системе не превышает три раза полное комплексное сопротивление.Для новых строительных проектов и технических реконстру
01/29/2026
Почему подстанции используют камни гравий гальку и щебень
Почему в подстанциях используются камни, гравий, галька и щебень?На подстанциях оборудование, такое как силовые и распределительные трансформаторы, линии электропередачи, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока и разъединители, требует заземления. Помимо заземления, мы сейчас подробно рассмотрим, почему гравий и щебень широко используются на подстанциях. Хотя эти камни кажутся обычными, они играют важную роль в обеспечении безопасности и функциональности.В проектах заземления подстанций,
01/29/2026
HECI GCB для генераторов – быстродействующий выключатель на SF₆
1. Определение и функции1.1 Роль выключателя генераторного контураВыключатель генераторного контура (GCB) представляет собой управляемую точку разъединения, расположенную между генератором и повышающим трансформатором, служащую интерфейсом между генератором и электросетью. Его основные функции включают изоляцию неисправностей на стороне генератора и обеспечение оперативного управления при синхронизации генератора и подключении к сети. Принцип работы GCB не значительно отличается от принципа рабо
01/06/2026
Принципы проектирования опорных распределительных трансформаторов
Основные принципы проектирования опорных трансформаторов распределения(1) Принципы размещения и планировкиПлатформы для опорных трансформаторов должны располагаться близко к центру нагрузки или к важным нагрузкам, следуя принципу "малая мощность, много мест", чтобы облегчить замену и обслуживание оборудования. Для снабжения электроэнергией жилых районов трехфазные трансформаторы могут устанавливаться вблизи, исходя из текущего спроса и прогнозируемого роста.(2) Выбор мощности для трехфазных опор
12/25/2025
Запрос
Загрузить
Получить приложение IEE Business
Используйте приложение IEE-Business для поиска оборудования получения решений связи с экспертами и участия в отраслевом сотрудничестве в любое время и в любом месте полностью поддерживая развитие ваших энергетических проектов и бизнеса
