淺談10kV配電線路接地故障的查找和處理方法

陳遠周

摘 要：近幾年來，隨著農(nóng)村10kV配電改造工程的實施，農(nóng)村10kV配電線路供電方式改造為中性點不接地的“三相三線”供電方式。10kV配電線路供電方式的改變，增強了配電線路的絕緣水平，降低了配電線路的跳閘率，提高了供電可靠性，減少了線路損耗，意義重大。在雨季、大風和雪等惡劣天氣條件下，所有故障中最突出的故障是線路接地故障，而接地故障中單項接地故障尤為常發(fā)，且查找和處理起來也比較困難，導(dǎo)致整條10kV饋線停電，更嚴重的是在接地的情況下運行可能引發(fā)人身事故。

關(guān)鍵詞：配電線路；供電可靠性；接地故障；人身事故

電力系統(tǒng)分類電力系統(tǒng)可分為大電流接地系統(tǒng)（包括直接接地、經(jīng)電抗接地和低阻接地）、小電流接地系統(tǒng)[1]（包括高阻接地，消弧線圈接地和不接地）。我國3kv～66kv電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，即為小電流接地系統(tǒng)。小電流系統(tǒng)常見故障在小電流接地系統(tǒng)中[3]，常見的故障是單相接地故障。10kv配電線路在實際運行中，經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，特別是廣東省有春季多梅雨、夏季多臺風的氣候特點，在惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生。本文就10kv配電線路接地故障發(fā)生的原因、處理辦法以及采取的新技術(shù)、新設(shè)備等方面進行分析。

1 接地故障的類型和判斷

1.1 單相完全接地（金屬接地）：一相電壓為零，兩相升高為線電壓。（電壓為0的相為接地相）

1.2 單相不完全接地（非金屬接地）：一相電壓降低但不到零，兩相升高但不相等，其中一相可略超過線電壓。（電壓降低相為接地相）

單相接地故障的相別和配電線路，停運該配電線路（規(guī)程規(guī)定可以故障運行2小時，但考慮到繼續(xù)運行一段時間后可能導(dǎo)致單相接地故障擴大成其它事故，故一般停運），匯報當值調(diào)度員，由配電線路的運行維護人員處理故障。

1.3 單相斷線：一相電壓升高，不超過1.5U相，兩相電壓降低且相等，不低于0.866U相。（電壓升高相為斷線相）

1.4 兩相斷線：一相電壓降低，但不到零，兩相電壓升高且相等，不超過線電壓。（電壓升高相為斷線相）

系統(tǒng)來說還可以劃分為瞬間接地（不久接地信號復(fù)歸）和永久接地（接地故障消除后才復(fù)歸）[2、4]。

由于10kv配電線路接地故障以單相接地最為常發(fā)，現(xiàn)以10kv配電線路單相接地故障展開分析。

2 單相接地故障發(fā)生的原因

農(nóng)村10kv配電線路在實際運行中，通過歸納和總結(jié)，發(fā)生單相接地故障主要有以下幾種原因：（1）導(dǎo)線斷線落地或搭在橫擔上。（2）導(dǎo)線在絕緣子中綁扎或固定不牢，脫落到橫擔或地上。（3）導(dǎo)線風偏過大，與建筑物距離過近。（4）配電變壓器高壓引下線斷線。（5）配電變壓器臺上的10kv避雷器或10kv熔斷器絕緣擊穿。（6）配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地。（7）絕緣子擊穿。（8）線路上的分支熔斷器絕緣擊穿。（9）同桿架設(shè)導(dǎo)線上層橫擔的拉帶一端脫落，搭在下排導(dǎo)線上。（10）線路落雷。（11）樹木短接。（12）鳥害。（13）飄浮物（如塑料布、樹枝等）。（14）其它偶然或不明原因。

在以上諸多種原因中，導(dǎo)線斷線、絕緣子擊穿和樹木短接是發(fā)生配電線路單相接地故障最主要的原因，對近幾年來單相接地故障原因統(tǒng)計，上述三種原因占總故障原因的80%以上[2、4]。

3 單相接地故障的危害和影響

3.1 對變電設(shè)備的危害

10kv配電線路發(fā)生單相接地故障后，變電站10kv母線上的電壓互感器檢測到零序電流，在開口三角形上產(chǎn)生零序電壓，電壓互感器鐵芯飽和，勵磁電流增加，如果長時間運行，將燒毀電壓互感器。在實際運行中，近幾年來，已發(fā)生變電站電壓互感器燒毀情況，造成設(shè)備損壞、大面積停電事故[5]。

單相接地故障發(fā)生后，也可能產(chǎn)生諧振過電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的諧振過電壓，危及變電設(shè)備的絕緣，嚴重者使變電設(shè)備絕緣擊穿，造成更大事故。

3.2 對配電設(shè)備的危害

單相接地故障發(fā)生后，可能發(fā)生間歇性弧光接地，造成諧振過電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的過電壓，過電壓將進一步使線路上的絕緣子絕緣擊穿，造成嚴重的短路事故，同時可能燒毀部分配電變壓器，使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀，也可能發(fā)生電氣火災(zāi)。

3.3 對區(qū)域電網(wǎng)的危害

嚴重的單相接地故障，可能破壞區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，造成更大事故。

3.4 對人畜危害

對于導(dǎo)線落地這一類單相接地故障，如果接地配電線路未停運，對于行人和線路巡視人員（特別是夜間），可能發(fā)生人身觸電傷亡事故，也可能發(fā)生牲畜觸電傷亡事故。

3.5 對供電可靠性的影響

發(fā)生單相接地故障后，一方面要進行人工選線，對未發(fā)生單相接地故障的配電線路要進行停電，中斷正常供電，影響供電可靠性，另一方面發(fā)生單相接地的配電線路將停運，在查找故障點和消除故障中，不能保障用戶正常用電，特別是在莊稼生長期、大風、雨、雪等惡劣氣候條件和山區(qū)、林區(qū)等復(fù)雜地區(qū)以及夜間，不利于查找和消除故障，將造成長時間、大面積停電，對供電可靠性產(chǎn)生較大影響。[5]

3.6 對供電量的影響

發(fā)生單相接地故障后，由于要查找和消除故障，必然要停運發(fā)生單相接地故障配電線路，從而將造成長時間、大面積停電，減少供電量。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年由于配電線路發(fā)生的單相接地故障，將少供電十幾萬度，影響供電企業(yè)的供電量指標和經(jīng)濟效益。

3.7 對線損的影響

發(fā)生單相接地故障時，由于配電線路接地相直接或間接對大地放電，將造成較大的電能損耗，如果按規(guī)程規(guī)定運行一段時間（不超過2小時），將造成更大的電能損耗。

3.8 預(yù)防辦法

對于配電線路單相接地故障，可以采取以下幾種方法進行預(yù)防，以減少單相接地故障發(fā)生：

3.8.1 對配電線路定期進行巡視，主要是看導(dǎo)線與樹木、建筑物的距離，電桿頂端是否有鳥窩，導(dǎo)線在絕緣子中的綁扎或固定是否牢固，絕緣子固定螺栓是否松脫，橫擔、拉帶螺栓是否松脫，拉線是否斷裂或破股，導(dǎo)線弧垂是否過大或過小等。

3.8.2 對配電線路上的絕緣子、分支熔斷器、避雷器等設(shè)備定期進行絕緣測試，不合格及時更換。

3.8.3 對配電變壓器定期進行試驗，對不合格的配電變壓器進行維修或更換。

3.8.4 在農(nóng)村配電線路上加裝分支線路分段開關(guān)，縮小故障范圍，減少停電面積和停電時間，有利于快速查找故障點。

3.8.5 在配電線路上使用高一電壓等級的絕緣子，提高配電網(wǎng)絕緣強度。

4 發(fā)生單相接地故障后的處理辦法

例如：110kv石角站10kv沙塘干B相全接地故障，當值調(diào)度員發(fā)現(xiàn)接地故障訊號，即斷開110kv石角站10kv沙塘干708開關(guān)，然后通知我所查線，我所開展工作如下：

4.1 電話通知全所人員立即回所待命

4.2 明確人員分工，分成5個小組，每組4人。夜間查線時，準備充足的照明燈具。分工如下：

斷開10kv沙塘干曲塘分#1塔914開關(guān)（以該開關(guān)4刀為界）。

第1組人員巡視10kv沙塘干全線。

第2組人員巡視10kv沙塘干的（下寮分及支線，白帆分及支線）。

斷開10kv沙塘干曲塘分#72桿915開關(guān)；斷開10kv沙塘干竹仔頂支#5桿917開關(guān)；斷開10kv沙塘干上大角支#10桿918開關(guān)（以該開關(guān)4刀為界）。

第3組人員巡視10kv沙塘干曲塘分#1桿至#40桿及其支線。

第4組人員巡視10kv沙塘干曲塘分#40桿至#72桿及其支線。

第5組人員巡視10kv沙塘干曲塘分的（大汪支及其支線、元羅嶺支）。

4.3 講述故障的發(fā)生情況，明確分工后，講述線路設(shè)備的巡視內(nèi)容和下述方法、安全措施及其他注意事項，明確發(fā)現(xiàn)問題時應(yīng)立即報告的搶修負責人。并要求務(wù)必認真巡視，桿桿到位。

4.4 第1、2、3、4、5、組

第1、2組巡視10kv沙塘干曲塘分上大角支#10桿后全線，巡線無發(fā)現(xiàn)情況試送上大角支#10桿918開關(guān)。

第3、4組巡視10kv沙塘干曲塘分#72桿后全線，巡線無發(fā)現(xiàn)情況試送曲塘分#72桿915開關(guān)。

第5組巡視10kv沙塘干曲塘分竹仔頂支#5桿后全線，巡線發(fā)現(xiàn)接地故障，立即完成處理后，試送竹仔頂支#5桿917開關(guān)。

需明確的具體方法如下：

當配電線路發(fā)生單相接地后，在當值調(diào)度員指揮下，運行維護單位應(yīng)立即組織人員巡視線路，查找故障點，首先分析故障線路的基本情況：線路環(huán)境（有無存在未及時處理的樹害），歷史運行情況（原先經(jīng)常接地）等，判斷可能引起的接地點，然后去現(xiàn)場進行確認。但不在掌握線路情況或線路分段較少的情況下，一般直接將運行人員分組對線路進行逐桿設(shè)備全面巡視，直至發(fā)現(xiàn)接地點。在查找過程中可以采取分片、分段、分支、分設(shè)備的“排除法”并與絕緣搖表搖測（在安全措施不完善和線路設(shè)備較長較多的情況下，實施起來不實際）、蹬桿檢查等辦法相結(jié)合，盡快找到故障點并消除。如果上述辦法未查找到故障點，可請求當值調(diào)度員對故障線路試送電一次，如成功，則可能是其他不明偶然原因造成，不成功，則用“排除法”繼續(xù)查找，由線路運行人員對線路分斷點的形狀或斷路器進行開斷操作，并同時用電話與當值調(diào)度員進行聯(lián)系，根據(jù)操作前后線路接地是否消失來確定接地點的所在范圍，直到查找到并消除故障為止。

5 應(yīng)用新技術(shù)新設(shè)備

5.1 單相接地故障檢測系統(tǒng)

在變電站的配出線出口處加裝信號源，在配電線路始端、中部、分段開關(guān)和各分支處三相導(dǎo)線上加裝單相接地短路故障指示器，指示故障區(qū)段。配電線路發(fā)生單相接地故障后，根據(jù)指示器的顏色變化可快速確定故障范圍，快速查到故障點。目前這一檢測系統(tǒng)已在一些地區(qū)應(yīng)用，能夠快速查找故障點，節(jié)省時間，提高供電可靠性，增加供電量，取得了較好效果。

5.2 托掛式金屬氧化物避雷器

在配電線路和變臺上采用托掛式金屬氧化物避雷器代替FS-10閥型避雷器，放電效果好，可以耐多重雷擊，絕緣擊穿率低，運行穩(wěn)定，并且更換簡便。

5.3 安裝避雷線或避雷針

綜上所述，雷雨季節(jié)用傳統(tǒng)方法查找10kv線路接地故障有較大的困難，采用單相接地故障檢測系統(tǒng)可以收到預(yù)期的效果。而且操作簡便，速度快，比傳統(tǒng)的處理方法要輕易得多，值得推廣。并且10kv配網(wǎng)是電力系統(tǒng)與用戶直接相連的重要環(huán)節(jié)，點多線長面廣，運行環(huán)境較為復(fù)雜，它的安全運行水平直接影響供電企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。我們應(yīng)重視10kv配網(wǎng)管理，應(yīng)在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，要做好各方面的管理工作，并積極應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備，預(yù)防線路故障發(fā)生，提高線路供電可靠性，從而保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行，更好地滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。

參考文獻

[1]趙彥偉，李志峰.小電流接地選線裝置運行現(xiàn)狀分析[J].電力學報，2006. [2]葉啟明.單相接地故障的檢查及處理[J].湖北水利發(fā)電，2001（2）.

[3]肖白，束洪春，高峰.小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法綜述[J].繼電器，2001（4）.

[4]賀紅星.10kv單相接地故障的分析[J].農(nóng)村電氣化，2001（8）.

[5]寧岐.架空配電線路及設(shè)備典型故障[M].中國水利水電出版社，2009.