10kV配網(wǎng)單相接地故障分析及處理方案分析

摘要：通過調(diào)查可以看出，單相接地故障以及母線故障均是停電事故產(chǎn)生的核心誘導(dǎo)因素，當(dāng)接地故障出現(xiàn)時，整體電力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)會受到損壞，并且也極有可能造成人員傷亡。文章針對當(dāng)前10kV配電網(wǎng)運行狀況和特點等，對10kV配網(wǎng)單相接地故障成因進(jìn)行分析與闡述，旨在探討出切實可行的對策。

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)；單相接地故障；母線故障；停電事故；電力結(jié)構(gòu)；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM862 文章編號：1009-2374（2016）18-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.068

單相接地故障較為常見，通過數(shù)次分析和調(diào)查可以看出，單相接地故障以及母線故障均是停電事故產(chǎn)生的核心誘導(dǎo)因素，當(dāng)接地故障出現(xiàn)時，整體電力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)會受到損壞，并且也極有可能造成人員傷亡。配電線路母線本體電壓互感器設(shè)備會受到零序電流影響，直至燒毀，而配電設(shè)備會因為弧光接地不良狀況產(chǎn)生而出現(xiàn)損壞，導(dǎo)線落地時間不合理以及停運線路出現(xiàn)均會對工作人員安全造成極大威脅。針對此種情況，需要進(jìn)行單相接地故障合理排除，從根本上提升配電網(wǎng)運行質(zhì)量與運行效率。

1 10kV線路接地故障原因要點分析

1.1 雷電危害與污閃故障

當(dāng)前農(nóng)網(wǎng)工程與村村通電工程相繼實施，配變數(shù)量急劇攀升，使得整體系統(tǒng)覆蓋面不斷加大，所以此時受雷擊概率也會有所增加。需要注意的是，直擊雷危害較為多發(fā)，加之系統(tǒng)自身防雷力度缺失，所以絕緣質(zhì)量與耐雷效率較低，還有就是地閃與云閃形成的感應(yīng)過電壓均會存在一定威脅性，隨之便會出現(xiàn)接地故障。絕緣子污穢閃絡(luò)放電階段，絕緣子會被嚴(yán)重?zé)齻朔N情況出現(xiàn)也會造成接地故障。

1.2 鐵磁諧振過電壓

電網(wǎng)規(guī)模日漸擴大，網(wǎng)絡(luò)對地電容也會相應(yīng)增加，此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系中，電磁式電壓互感器設(shè)備與相關(guān)空載變電器設(shè)備，二者非線性電感較大，并且感抗占主導(dǎo)地位，而容抗則位于次位，倒閘操作時，鐵磁諧振會出現(xiàn)過電壓，基本絕緣薄弱位置會被攻擊，致使接地故障產(chǎn)生。

1.3 線路質(zhì)量低

線路安裝質(zhì)量較低且布局較不科學(xué)，部分線路并未進(jìn)行規(guī)范式安裝，具體交叉跨越距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，而部分線路在進(jìn)行安裝操作前也沒有進(jìn)行絕緣子逐個遙測絕緣，交流耐壓試驗環(huán)節(jié)被忽略會使配變安裝接地電阻難以達(dá)到預(yù)期要求，避雷器設(shè)備安裝前尚未進(jìn)行及時檢測，低壓側(cè)位置處沒有安裝相應(yīng)避雷器設(shè)備。線路日常運行維護(hù)模式不佳也容易造成接地故障，若不能對線路進(jìn)行定期檢修，那么線路問題將會與日俱增，帶病運行必將帶來不良效應(yīng)。設(shè)備絕緣質(zhì)量低，絕緣水平低，安裝操作與實際安裝要求不相符，線路通道中植被的存在使得通道運行受阻，若不能進(jìn)行樹木定期裁剪，便會出現(xiàn)線路接地現(xiàn)象。

2 接地保護(hù)方式要點分析

當(dāng)前配電網(wǎng)中性接地環(huán)節(jié)，主要涵蓋了中性點有效接地內(nèi)容和中性點非有效接地內(nèi)容兩種。10kV配電網(wǎng)一般情況下會選擇中性點非有效接地方式，通常此種接地模式亦被稱之為小電流接地方式，單相接地操作質(zhì)量高，所以供電可靠性保護(hù)效率較高。但在中性點有效接地方式中，單相接地現(xiàn)象出現(xiàn)時便會立即跳閘，盡管線路安全得到保障，但停電事故則會滋生。中性點非有效接地主要分為中性點不接地內(nèi)容和中性點諧振接地內(nèi)容以及相關(guān)經(jīng)高電阻接地內(nèi)容等。中性點不接地模式運行中，當(dāng)永久性單相接地短路故障排除狀態(tài)下，線路可帶故障運行，時間額度約為0.5～2h，假設(shè)出現(xiàn)間接性弧光接地，那么最終諧振過電壓便會達(dá)到相電壓的2.5倍，最高不超過3倍，非接地相絕緣擊穿狀況便會出現(xiàn)，致使線路短路。假設(shè)接地故障持續(xù)蔓延，穩(wěn)定性弧光階段被影響，那么便會出現(xiàn)高熱，設(shè)備也會受到嚴(yán)重?fù)p傷。

3 10kV線路接地故障危害要點分析

3.1 設(shè)備受損、線路跳閘

單相接地狀況出現(xiàn)時，非故障相電壓會有所升高，此時弧光接地過電壓過高，變壓器設(shè)備和電壓互感器設(shè)備以及避雷器設(shè)備等均會受到嚴(yán)重威脅，使得上述設(shè)備不能夠安全平穩(wěn)運行，從而導(dǎo)致設(shè)備燒毀。網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的過程中，網(wǎng)絡(luò)對地電容越來越大，單相瞬間接地狀況出現(xiàn)，電弧本體不能自行熄滅，致使相間短路狀況出現(xiàn)，斷路器設(shè)備便會跳閘。還有一種現(xiàn)象就是單相接地狀況產(chǎn)生階段，非故障相電壓便會不斷提升，其他相存在絕緣薄弱環(huán)節(jié)，擊穿情境便會出現(xiàn)，使得兩相接地短路狀況產(chǎn)生，斷路器設(shè)備便會跳閘。

3.2 系統(tǒng)不穩(wěn)、影響供電

變電站輸送10kV系統(tǒng)若出現(xiàn)間接性接地狀況，接地點電弧便會間接性熄滅與間接性重燃，隨之也會造成電網(wǎng)運行狀態(tài)不斷變化，電磁能此時會在其影響下而發(fā)生強烈震蕩，10kV結(jié)構(gòu)系統(tǒng)穩(wěn)定性缺失，嚴(yán)重情況下也可導(dǎo)致停運。從實際角度而言，單相接地以故障形式產(chǎn)生，當(dāng)單相接地故障發(fā)生時，務(wù)必進(jìn)行故障誘因找尋和技術(shù)處理，反之則會造成設(shè)備損壞，用戶停電狀況便會出現(xiàn)，在一定程度上降低了基本供電可靠性。

4 10kV線路接地故障判斷要點分析

一相電壓降至為零時，其他兩相電壓會有所升高，最終到達(dá)線電壓位置，隨之出現(xiàn)接地信號，此種狀況被定性為完全接地；一相電壓降低過程中，其額度數(shù)值不能小于零，其他兩相電壓升高過程中小于基本線電壓時，會發(fā)出接地信號，此種狀況被定性為不完全接地；一相電壓降低卻不是零時，其他兩相電壓會升高至線電壓，接地信號發(fā)出，此種狀況被定性為電弧接地；一相電壓降低到零時，其他兩項電壓并未加以升高，當(dāng)接地信號發(fā)出時則被定性為母線電壓互感器設(shè)備二次熔斷件熔斷一相；一相電壓降低過程中電壓數(shù)值不為零，其他兩相電壓也不存在升高狀況，接地信號發(fā)出時則可定性為母線電壓互感器一次熔斷件熔斷一相；當(dāng)一相電壓降低卻不為零時，其他兩項電壓升高過程中超過過線電壓，有時出現(xiàn)其他兩相電壓降低卻不為零，此刻一相電壓陸續(xù)升高；三相對地電壓會按照相序次序加以運行，輪流升高過程中在1.2～1.4倍相電壓階段出現(xiàn)低頻擺脫狀況，頻率為次/s；三相對地電壓共同攀升，線電壓額度被超越，接地信號產(chǎn)生則被視為線路并聯(lián)鐵磁諧振；三相相電壓或線電壓二者超過額定值狀態(tài)時，那么便會被定性為串聯(lián)鐵磁諧振。

5 10kV配網(wǎng)單相接地故障處理方案分析

5.1 故障預(yù)防

針對引發(fā)單相接地故障的因素，適時篩選正確故障預(yù)防手段顯得尤為重要，目的就是為了有效減少故障發(fā)生幾率。首要的即為加強線路巡邏力度，不僅如此，還要及時進(jìn)行通道障礙清理，通過導(dǎo)線與其他建筑物、植被間的距離檢查，來定性是否存在安全隱患，桿頂位置與橫擔(dān)之上需檢查是否存在異物，絕緣子位置的導(dǎo)線牢固檢查勢在必行，查看是否存在臟污破損狀況和導(dǎo)線垂弧過大狀況，在及時發(fā)現(xiàn)問題的同時予以及時處理，全方位、多角度地保證通道暢通與整體線路安全。

5.2 合理選線

10kV配網(wǎng)中，基本接地模式即為中性點非有效接地方式，當(dāng)單相接地故障產(chǎn)生時，需要找準(zhǔn)故障點，并進(jìn)行接地故障常規(guī)檢測，以此種方案來迅速排除原有故障，但前提則是不能影響整體線路供電可靠性。故障定位與合理選線尤為重要，實踐操作環(huán)節(jié)，正確選線率相對較低，產(chǎn)生此種狀況的主要原因即為小電流接地方式故障特征不明顯，還有就是會受到負(fù)荷諧波干擾，加之選線水平落后致使選線目標(biāo)難以達(dá)成。老舊式操作方案中，借助線路逐條拉閘來進(jìn)行停電選線操作，盡管此時選線準(zhǔn)確率會有所攀升，但城市配電網(wǎng)環(huán)境日漸復(fù)雜，運用此種模式進(jìn)行故障排查會耗費過多時間，并且波及范圍廣，不能有力滿足當(dāng)前配電網(wǎng)自動化需求。因此，需要進(jìn)行自動選線裝置創(chuàng)新與開發(fā)，以此來應(yīng)用到現(xiàn)場選線流程之中，從提高選線質(zhì)量與選線效率。

單一判據(jù)條件下，穩(wěn)態(tài)分量選線模式與暫態(tài)分量選線模式以及注入信號選線方式具備一定優(yōu)異性，不同類型選線方法均按照信號分量內(nèi)容各異特質(zhì)進(jìn)行操作細(xì)節(jié)劃分，穩(wěn)態(tài)分量選線模式中主要涵蓋了零序電流基波比幅比相法內(nèi)容和零序電流諧波法內(nèi)容以及負(fù)序電流法內(nèi)容等；融合多判據(jù)選線方法與前者不同，其主要分為Kslman濾波選線法內(nèi)容和D-S證據(jù)推理選線法內(nèi)容以及聚類分析選線法內(nèi)容等，不僅如此，粗糙集理論選線法內(nèi)容和相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選線法內(nèi)容也是其中重點；以圖像要素和統(tǒng)計要素以及形態(tài)要素為核心依據(jù)，那么選線方法可以歸類為聚類算法和分析算法以及形態(tài)學(xué)算法等。篩選合理選線方案來防止接地故障出現(xiàn)，線路節(jié)點如配變出口及線路分支、線路始端、線路中端配置接地故障指示器設(shè)備，借助具體信號顏色可準(zhǔn)確判斷接地故障點所在位置，從而選取對應(yīng)方案加以解決。

5.3 故障處理

單相接地故障處理過程中，工作人員需要聽從組織安排，與上級達(dá)成配合，接地故障點被確定時，應(yīng)進(jìn)行負(fù)荷適當(dāng)轉(zhuǎn)移，其后需斷開開關(guān)以完成故障有序隔離，實施關(guān)閉開關(guān)。通過匯報審批完成后，故障設(shè)備檢修工作便應(yīng)及時跟進(jìn)，假設(shè)故障點出現(xiàn)在母線上，那么我們就不能進(jìn)行隔離，而是應(yīng)以停電檢修為主，實施故障有效處理。接地故障檢查與接地故障處理過程中，務(wù)必要保證操作安全性，室內(nèi)距故障4m范圍內(nèi)時，室外距具體接地故障點范圍額度應(yīng)維持在8m之內(nèi)，此范圍內(nèi)不允許未穿戴防護(hù)服人員隨意進(jìn)入，必要情況下的故障范圍檢查，工作人員應(yīng)穿戴絕緣服飾和佩戴絕緣工作手套，使用正規(guī)工作設(shè)備、器具予以操作。針對不停電運行狀況，應(yīng)仔細(xì)觀察設(shè)備運行態(tài)勢，有效遏制故障擴大狀況出現(xiàn)，保護(hù)設(shè)備安全及配電安全。

6 結(jié)語

在10kV配電網(wǎng)故障中，單相接地狀況時常發(fā)生，因為中性點非有效接地模式被廣泛應(yīng)用，之后在此基礎(chǔ)上減少了故障停電時間，但是無法進(jìn)行準(zhǔn)確選線操作，使得諸多問題滋生。在仔細(xì)分析故障成因的前提下，通過故障預(yù)防、合理選線以及故障處理等來從根本上提升配電安全性能，使接地故障發(fā)生率得以降低。

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作者簡介：楊藍(lán)文（1990-），男，廣東深圳人，深圳供電局有限公司助理工程師，研究方向：10kV配網(wǎng)故障分析。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）