10kV配網(wǎng)單相弧光接地故障及調(diào)度處理建議探究

黃小明

10kV配網(wǎng)單相弧光接地故障及調(diào)度處理建議探究

黃小明

（國網(wǎng)福建南安市供電有限公司）

對于10kV配電網(wǎng)而言，單相弧光接地故障是影響其安全運(yùn)行的一大威脅，加之單相弧光接地故障的發(fā)展速度較快，因此，怎樣在故障發(fā)生的最初階段便有效控制并隔離故障，是決定電網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。本文就10kV配電網(wǎng)中單相弧光接地故障及其調(diào)度處理進(jìn)行兩條一定的探討，旨在加強(qiáng)對此類故障的預(yù)防與處理。

10kV；配電網(wǎng)；單相弧光接地故障；調(diào)度處理

1 弧光接地故障存在的危害

電力系統(tǒng)可分為大電流接地系統(tǒng)與小電流接地系統(tǒng)，其中小電流接地系統(tǒng)主要包括高阻接地，消弧線圈接地以及不接地等。我國3～66kV電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式，也就是小電流接地系統(tǒng)，10kV配電線路屬于小電流接地系統(tǒng)[2]。系統(tǒng)電容電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到繼電保護(hù)跳閘的整定值，因此，當(dāng)小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)了單相接地故障時(shí)，故障系統(tǒng)并不會立即跳閘停止運(yùn)行，而是會在一定時(shí)間內(nèi)依然保持運(yùn)行狀態(tài)，并且在運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)電壓位移會使非故障相電壓升高成線電壓，若是無法及時(shí)找到故障并隔離，很容易會進(jìn)一步發(fā)展成單相弧光接地故障，特別是當(dāng)電纜線路上出現(xiàn)故障時(shí)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，10kV配電線路經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，尤其是在雨季、大風(fēng)和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生。由于單相接地故障引發(fā)的危害主要表現(xiàn)在：

（1）對變電設(shè)備的危害。出現(xiàn)單相接地故障后，母線上的電壓互感器鐵芯會呈飽和狀態(tài)，并增加磁電流，若是依然長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行，會燒毀電壓互感器，使設(shè)備受損，引發(fā)大面積停電事故。另外，單相接地故障還可能引發(fā)諧振過電壓，并且是超出正常范圍幾倍的壓值，對于變電設(shè)備的絕緣存在嚴(yán)重的安全隱患。甚至于擊穿變電設(shè)備絕緣，從而發(fā)酵成更大的安全事故。

（2）對配電設(shè)備的危害。單相接地故障可能引發(fā)間歇性弧光接地，并進(jìn)一步發(fā)展成為相間短路等故障，還可能燒毀部分配電變壓器，并引發(fā)電氣火災(zāi)事故。

（3）對供電可靠性的影響。單相接地故障還會降低供電的穩(wěn)定及可靠性，在發(fā)生故障后，就必須進(jìn)行人工選線以及發(fā)生單相接地配電線路的停運(yùn)等舉措，在這個(gè)過程中，不得不中斷正常供電，用戶的用電得不到良好保障，尤其是在大風(fēng)大雨等惡劣天氣下，可能會造成長時(shí)間且大面積的停電，更不利于供電的穩(wěn)定與可靠性。

（4）對線路的影響。由于配電線路接地直接或間接對大地進(jìn)行放電，因此，在發(fā)生單相接地故障時(shí)，電能消耗較大，而其運(yùn)行時(shí)間被依規(guī)定被限制在2h內(nèi)，還可能會加重電能損耗，并使設(shè)備受損甚至是燒毀設(shè)備。

（5）電弧燃燒會產(chǎn)生很高的溫度，不利于電氣設(shè)備的安全，也可能危及到周邊的人和物。

2 單相弧光接地故障的發(fā)生原因

很多因素都會導(dǎo)致10kV配電網(wǎng)單相弧光接地發(fā)生故障，其中可主要?dú)w結(jié)為兩類。一種是自然因素，當(dāng)雷擊斷線或者避雷器被擊穿時(shí)，小動物可能破壞到配變高壓的引下線，配電網(wǎng)線路上還會存有一些漂浮物。再就是人為因素，由于維護(hù)不到位或者是蓄意的破壞，都會使其發(fā)生故障，尤其是因維護(hù)工作不到位會加大故障發(fā)生率。如導(dǎo)線在絕緣子上未綁扎牢固而使其掉落在地或者是搭在橫擔(dān)上；未及時(shí)清理鳥類筑巢留下的痕跡；對于線路沿線額樹枝與藤蔓也沒有及時(shí)進(jìn)行裁剪；沒有及時(shí)清理已經(jīng)臟污或是受損的絕緣子等[3]，這些因素都會增加單相弧光接地故障的發(fā)生幾率。

中性點(diǎn)非有效的接地方式，也被稱為小電流接地，是10kV配電網(wǎng)中被使用得最多的一種接地方式，單相接地之后可以不立即執(zhí)行跳閘，具有較強(qiáng)的供電穩(wěn)定性與可靠性。但是這種接地方式也有其一定的缺陷，即在單相接地發(fā)生后，會立即跳閘，雖然這能在一定程度上起到保護(hù)線路的作用，但也極容易引發(fā)停電事故。中性點(diǎn)非有效接地中，主要又分為三種接地，即中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)諧振接地及中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地等。其中的中性點(diǎn)不接地方式，在不出現(xiàn)永久性單相接地短路故障的前提下，即便有故障也能帶著故障運(yùn)行1h左右。

3 單相弧光接地故障的預(yù)防與處理

3.1 故障預(yù)防措施

很大程度上，均可通過有效的預(yù)防措施降低甚至是避免10kV單相弧光接地發(fā)生故障，在對其進(jìn)行預(yù)防措施額處理過程中，往往會采取到這三種預(yù)防措施：①重視線路巡視，及時(shí)清理通道，在日常運(yùn)行時(shí)，對于導(dǎo)線和樹木以及建筑之間的距離要隨時(shí)予以檢查，確定其是否足夠安全，同時(shí)還應(yīng)查看桿頂和橫擔(dān)上面是否留有鳥巢及其他異物，確定絕緣子的整潔及完好性等，一旦發(fā)現(xiàn)一以上這些情況，需及時(shí)處理干凈，以保證線路通道的順暢及其安全性。②對于線路中各項(xiàng)設(shè)施的絕緣性能應(yīng)定期進(jìn)行測試，如絕緣子、避雷器和分支熔斷器等，發(fā)現(xiàn)其存在安全隱患時(shí)應(yīng)即刻予以解決，同時(shí)，及時(shí)更換或維修不合格的設(shè)施。③某些線路設(shè)備較容易發(fā)生故障，因此需及時(shí)對其進(jìn)行改造，如，可采用耐臟污和耐壓級別更高的絕緣子，采用金屬氧化物避雷器，將熔斷器與分支斷路器安裝進(jìn)配電線路[1]。另一方面，將單相接地故障指示器裝在諸如配變出口以及線路初段到分支處的各個(gè)線路節(jié)點(diǎn)上，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，故障發(fā)生的位置便可通過信號顏色來做出較為準(zhǔn)確的判斷，以加強(qiáng)故障處理效率。

3.2 故障定位和選線方式

由于中性點(diǎn)非有效接地方式是10kV配電網(wǎng)中使用最為廣泛的一種接地方式，因此當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，應(yīng)立即查明各類故障的分支及其故障點(diǎn)，并在配電網(wǎng)供電可靠性不會受到影響的同時(shí)，準(zhǔn)確定位出單相接地故障及其選線方式，然而在這個(gè)過程中存在的難題同樣也是電力行業(yè)發(fā)展中的一大難點(diǎn)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，各項(xiàng)設(shè)備往往只有25%左右的正確選線率，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，通?？山柚饤l線路拉閘停電的方式來進(jìn)行選線，此種方法具有較高的準(zhǔn)確性，但相對來說，其所需的時(shí)間也更長，且供電影響范圍波動大，很難達(dá)到當(dāng)前配網(wǎng)自動化發(fā)展的要求。因此，想要更好解決目前配電網(wǎng)中的選線問題，關(guān)鍵便是要加強(qiáng)對配電網(wǎng)自動選線裝置的開發(fā)及其應(yīng)用。

配電網(wǎng)選線方式目前主要有基于單一依據(jù)、融合多判據(jù)選線以及基于圖像與統(tǒng)計(jì)及形態(tài)等學(xué)科等三種選線方式。①基于單一判據(jù)選線方式，其中又主要包括有基于穩(wěn)態(tài)分量、暫態(tài)分量以及注入信號等方式。②融合多判據(jù)選線方式，其中又主要包括有Bayes估計(jì)法及粗糙集理論等方式[4]。③基于圖像與統(tǒng)計(jì)及形態(tài)等學(xué)科的方式，其中要特別注意的是，配電網(wǎng)中的自動選線裝置無法良好適應(yīng)突發(fā)的各種狀況，很大程度上會導(dǎo)致其工作時(shí)出現(xiàn)誤判問題，這就需要不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)對分?jǐn)嗯c絕緣遙測等傳統(tǒng)方法的確定，同時(shí)，通過經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)確判斷出故障的產(chǎn)生原因。而若是不熟悉各線路，發(fā)生故障時(shí)，便無法及時(shí)判斷出故障發(fā)生的具體位置。因此，必須在日常工作過程中，加強(qiáng)對相關(guān)方面的經(jīng)驗(yàn)積累，能全面了解與掌握配電網(wǎng)中的各個(gè)線路，這樣才能在發(fā)生故障后的第一時(shí)間找到故障接地點(diǎn)，從而以最快速度解決故障，確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行。另外，在判斷接地故障時(shí)，往往會使用搖表來測量線路的絕緣電阻這一方式，并且也取得了不錯(cuò)的成效。

3.3 故障處理措施及調(diào)度處理

應(yīng)及時(shí)處理配電網(wǎng)單相弧光接地故障，避免發(fā)生更嚴(yán)重的問題，同時(shí)，調(diào)度人員應(yīng)做好檢修人員的工作安排及規(guī)劃，及時(shí)調(diào)配好檢修人員，使其能有序且有效的排查故障，確定故障發(fā)生點(diǎn)后，及時(shí)轉(zhuǎn)移故障，之后將開關(guān)斷開隔離故障，并依次拉掉故障側(cè)設(shè)備的閘。如，若是電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)不斷顯示母線反復(fù)接地且持續(xù)性出現(xiàn)復(fù)位的信號，消弧線圈出現(xiàn)位移過限及設(shè)備故障，便可知電弧接地出現(xiàn)故障[5]。與此同時(shí)，還會隨著母線上電容器發(fā)生過電壓保護(hù)現(xiàn)象，既可確定出現(xiàn)了單相電弧接地故障，根據(jù)其故障的發(fā)生與保護(hù)原理而言，處理這類故障時(shí)應(yīng)特別注意這三點(diǎn)：①對于小電流系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)格把控好其電纜的選擇及數(shù)量的配置。電弧接地時(shí)，出現(xiàn)故障的電纜線上電容電流往往很大，十分有利于配置小電流電網(wǎng)內(nèi)的線纜，因此，這個(gè)時(shí)候進(jìn)行小電流選線裝置的選擇，其結(jié)果往往更盡如人意。②加大對電纜故障的測尋力度，之所以發(fā)生單相弧光接地故障，多半是因?yàn)楣腆w絕緣介質(zhì)的積累性損傷所致，可以說與電纜故障息息相關(guān)。③在單相弧光接地時(shí)，存在著十分嚴(yán)重的過電壓問題，且這種問題對壓變及電容器的運(yùn)行存在很大的安全隱患，因此，必須重視并加強(qiáng)對相關(guān)壓變及電容器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。

4 結(jié)束語

綜上所述，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，電力行業(yè)也因此獲得較大的發(fā)展，隨之而來的還有各種各樣的故障問題，而配電網(wǎng)單相弧光接地作為其中比較經(jīng)常出現(xiàn)的故障，加強(qiáng)對其的預(yù)防與隔絕以及處理，能夠大幅度提升供電可靠性。作為電網(wǎng)運(yùn)行人員，既要加強(qiáng)對設(shè)備的維護(hù)與管理，還應(yīng)通過有效的判斷出故障產(chǎn)生原因，從而及時(shí)處理與解決故障，避免給電網(wǎng)造成更大的損失。

[1]林常真，商云龍，陳寧.配網(wǎng)接地故障概率計(jì)算模型的建立及應(yīng)用[A].企業(yè)基礎(chǔ)管理與管控模式創(chuàng)新——2015全國電力行業(yè)企業(yè)管理創(chuàng)新論文大賽獲獎?wù)撐腫C].2015：2.

[2]吳文權(quán).淺談10kV配電線路故障分析及防范措施[A].同行，2015，9（上）：2.

[3]冉銳.弧光接地過電壓的快速識別與抑制研究[D].重慶大學(xué)，2010.

[4]李文波，劉孟.10kV單相接地故障分析及預(yù)防[J].中國電力企業(yè)管理，2011，22：108.

[5]黃強(qiáng).配網(wǎng)弧光接地故障及應(yīng)對措施[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012，09：84～85.

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