配電線路運(yùn)行中單相接地故障處理技術(shù)

司徒舒鵬

摘 要：配電線路在電力輸送輸送過程中發(fā)揮著重要作用，直接影響著電力輸送的安全性與穩(wěn)定性。在配電線路運(yùn)行中，高壓線路單相接地是較為常見的故障，這種故障不僅會危害到人身和設(shè)備的安全，還會影響到供電的可靠性。因此，應(yīng)仔細(xì)分析配電線路單線接地故障出現(xiàn)的原因，提出相應(yīng)的解決辦法和預(yù)防措施，盡可能的減少和避免單相接地故障的發(fā)生，為配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。本文介紹了配電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)單向接地故障的危害，同時(shí)對單向接地故障的處理技術(shù)進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：配電線路；單相接地故障；處理技術(shù)

在配電網(wǎng)運(yùn)行過程中，單相接地故障的發(fā)生幾率最高，占總故障率的80%左右。按照我國電力系統(tǒng)的規(guī)程規(guī)定，單相接地故障發(fā)生后，小電流接地系統(tǒng)可以帶故障運(yùn)行l(wèi)～2小時(shí)，這樣可以提高供電的可靠性和持續(xù)性。發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)的線電壓依然對稱，再加上短路電流不大，對負(fù)荷的連續(xù)供電也不產(chǎn)生影響，因此，沒有必要立即開啟保護(hù)裝置。此外，電網(wǎng)具有一定的補(bǔ)償作用，發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，消弧線圈的電感電流能夠?qū)拥仉娙蓦娏鬟M(jìn)行補(bǔ)償，可以自行熄滅接地電弧，這樣就大大提高了供電的持續(xù)性和可靠性。但是，如果系統(tǒng)長時(shí)間帶故障運(yùn)行會使故障進(jìn)一步擴(kuò)大，由一點(diǎn)擴(kuò)大成兩點(diǎn)甚至是多點(diǎn)接地故障。而且，電弧接地故障會產(chǎn)生較高的過電壓，會嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全，因此，一旦出現(xiàn)接地故障應(yīng)盡快找到故障地點(diǎn)，及時(shí)排除故障。

一、出現(xiàn)單相接地故障的危害

1.對設(shè)備、人、畜的危害。在運(yùn)行過程中發(fā)生單相接地故障后，10kV母線上的電壓互感器會檢測到零序電流，從而在開口三角形上產(chǎn)生零序電壓。這樣一來，電壓互感器鐵芯就會發(fā)生飽和，在一定程度上增加了勵(lì)磁電流。達(dá)到一定的運(yùn)行時(shí)間之后，就有可能燒毀電壓互感器，從而使設(shè)備發(fā)生損壞，造成大面積的停電事故。另外，發(fā)生單相接地故障后，也可使諧振過電壓達(dá)到正常相電壓的好幾倍，從而危害到變電設(shè)備的絕緣，情況嚴(yán)重的時(shí)候還可能擊穿變電設(shè)備絕緣，釀成更大的事故。與此同時(shí)，過電壓還會進(jìn)一步擊穿線路上的絕緣子絕緣，發(fā)生嚴(yán)重的短路事故，還有可能燒毀配電變壓器、避雷器及熔斷器，甚至還會發(fā)生火災(zāi)。嚴(yán)重的單相接地故障還會對區(qū)域電網(wǎng)產(chǎn)生危害，使區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，從而造成更大的事故。如果是導(dǎo)線接地這類故障，當(dāng)接地配電線路仍在運(yùn)行的時(shí)候，就可能危害到線路巡視人員和行人的安全，引發(fā)觸電事故，還有可能發(fā)生牲畜觸電傷亡事故。

2.降低供電的可靠性。單相接地故障發(fā)生后，為了應(yīng)對這種情況，不僅要進(jìn)行人工選線，對正常運(yùn)行的配電線路要進(jìn)行停電，停止供電，而且發(fā)生單相接地的配電線路還會停運(yùn)。在查找和消除故障的過程中，用戶的正常用電就得不到保障，尤其是在雷雨、夜間、地形復(fù)雜及莊稼生長期發(fā)生故障時(shí)，會給查找和消除故障帶來很大的難度，這樣就會導(dǎo)致大面積、長時(shí)間的停電，直接影響到供電的可靠性。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，由于單相接地故障的影響，一個(gè)縣級市每年至少會少供電十幾萬千瓦時(shí)，不僅會影響到供電企業(yè)的供電量指標(biāo)，而且還會影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.增加線損。單相接地故障發(fā)生后，由于接地相對大地放電，從而損耗了大量的電能。如果按照相關(guān)規(guī)程規(guī)定繼續(xù)運(yùn)行1～2h，將會造成更大的電能損耗。

二、單相接地故障的判斷及處理

1.分析與判斷。在配電線路的運(yùn)行過程中，由于多種因素的影響，難免會出現(xiàn)一些故障。因此，一旦出現(xiàn)故障，首先應(yīng)進(jìn)行分析和判斷，然后再進(jìn)行有針對性的處理，從而最大限度的降低損失。發(fā)生單相接地故障的時(shí)候應(yīng)參照以下方面進(jìn)行判斷：第一，如果一相電壓降至零，其它兩相電壓增大到端電壓，出現(xiàn)接地信號，這就是完全接地的情形；如果一相電壓降低但大于零，其它兩相的電壓增大但低于端電壓，出現(xiàn)接地信號，這就是不完全接地的情形；第二，如果一相電壓降低但大于零，其它兩相的電壓增大到端電壓，出現(xiàn)接地信號，這就屬于間歇性電弧接地的情形；第三，一相電壓降至零，其它兩相的電壓不變，出現(xiàn)接地信號，這就表示互感器的二次熔斷件其中一相發(fā)生了熔斷；第四，如果一相電壓降低但大于零，其它兩相的電壓沒有增大，出現(xiàn)接地信號，這就表示互感器的一次熔斷件其中一相發(fā)生了熔斷；第五，如果一相電壓降低但大于零，其它兩相的電壓增大到端電壓以上，或兩相的電壓降低但大于零，同時(shí)一相電壓增大；三相對地電壓同時(shí)增大并大大超出端電壓。出現(xiàn)接地信號，這就是并聯(lián)鐵磁諧振的情形；第六，端電壓或三相相電壓均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出額定值，這就是串聯(lián)鐵磁諧振的情形。

2.處理方法

（1）預(yù)防措施。主要有以下預(yù)防措施：第一，定期對配電線路進(jìn)行巡視，對導(dǎo)線對接處線夾的溫度進(jìn)行測量，看其是否正常。對變壓器等設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行檢查看其是否符合要求，看導(dǎo)線與建筑物、樹木的距離是否符合要求，導(dǎo)線綁扎是否牢固，安裝拉線絕緣子時(shí)是否符合要求，導(dǎo)線交叉跨越的距離是否符合相關(guān)規(guī)定等；第二，定期對配電線路上的變壓器、避雷器、開關(guān)等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性測試，如果不合格應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修理或更換；及時(shí)處理平時(shí)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷；第三，加裝分段開關(guān)及支線開關(guān)，有利于快速查找配電線路的故障點(diǎn)，進(jìn)一步縮小故障范圍，減少停電的時(shí)間和面積，也能大大提高故障維修的效率；第四，有條件的單位或地區(qū)可使用高一電壓等級的絕緣子，從而提高配電網(wǎng)的絕緣強(qiáng)度。

（2）發(fā)生單相接地故障之后的處理方法。發(fā)生單相接地故障時(shí)，主要的處理方法有經(jīng)驗(yàn)判斷法、推拉法、線路絕緣搖測法，現(xiàn)介紹如下：

①經(jīng)驗(yàn)判斷法。通常情況下，在接到變電所線路單相接地故障通知后，運(yùn)行維護(hù)單位會直接組織運(yùn)行維護(hù)人員對線路進(jìn)行全面巡視，以查找故障點(diǎn)。如果無法確認(rèn)明顯故障點(diǎn)，則需要依靠運(yùn)行維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)對線路故障可能存在的點(diǎn)進(jìn)行分析和判斷，主要包括以下幾個(gè)方面：了解設(shè)備的歷史運(yùn)行情況，對可能引起線路單相接地的點(diǎn)進(jìn)行分析和判斷，之后再去現(xiàn)場進(jìn)行確認(rèn)并處理，然后再試送電。這種判斷方面具有一定的局限性：第一，經(jīng)驗(yàn)判斷法對單位的要求較高。日常管理基礎(chǔ)資料不僅要詳實(shí)準(zhǔn)確，還要能實(shí)現(xiàn)動態(tài)管理。同時(shí)，對運(yùn)行維護(hù)人員的要求也很高。比如運(yùn)行維護(hù)人員要熟悉線路環(huán)境以及設(shè)備等情況，這是進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)判斷的基礎(chǔ)；第二，由于夜晚的光線不是很好，發(fā)生接地故障的時(shí)候，特別是不完全接地時(shí)，給查找故障點(diǎn)帶來了很大難度；第三，遇到一些特殊的情況時(shí)，經(jīng)驗(yàn)判斷法難以發(fā)揮作用。

②推拉法。這種方法是指運(yùn)行維護(hù)人員通過對線路分段開關(guān)進(jìn)行開斷操作，并與變電所隨時(shí)保持聯(lián)系，以操作前后線路接地是否消失來確定接地點(diǎn)的所在范圍。

③線路絕緣搖測法。在分段、分支開關(guān)較多，需要盡快恢復(fù)送電，故障點(diǎn)難以查找的線路上使用線路絕緣搖測法比較合適，特別是在電纜線路上這種方法尤為實(shí)用。線路絕緣搖測可用2500伏兆歐表或萬用表對每相線的絕緣電阻進(jìn)行測量。在實(shí)施線路絕緣搖測法之前，首先要對無向試驗(yàn)線路倒送電及產(chǎn)生感應(yīng)電的可能性進(jìn)行分析。在線路分段分別對兩側(cè)的絕緣電阻值進(jìn)行搖測，然后比較搖測點(diǎn)兩側(cè)的絕緣值，故障段應(yīng)在較低的一側(cè)。這種方法不僅可以監(jiān)測線路的絕緣水平，對線路絕緣情況進(jìn)行總體的把握，還能查找出傳統(tǒng)處理方法查找不出來的線路接地故障。使用這種方法查找故障段大約可將故障范圍縮小1/2，查找5次就能將故障范圍縮小到線路總長的1/32長度，大大提高了查找故障點(diǎn)的效率。在查找線路接地故障的時(shí)候，對故障段的故障相進(jìn)行判斷之前，必須要保證配電變壓器和電容器應(yīng)均被可行斷開，否則，分別搖測的三相絕緣值往往只是三相相通的絕緣值，并不是真正的單相絕緣值。如果是架空線路，搖測絕緣電阻的時(shí)候如果是在晴天，經(jīng)驗(yàn)值>100mΩ時(shí)為合格，如果在搖測中沒有拉開配電變壓器，則經(jīng)驗(yàn)值>50mΩ為合格；若測試中沒有拉開配電變壓器絲具，則低于30MΩ為不合格。電纜線路發(fā)生斷芯故障的時(shí)候，應(yīng)將電纜線終端的三根相線與中性線并接起來，在線路首端用萬用表對相線與中性線之間和每兩相線之間的電阻進(jìn)行分別測量。電阻值不大則說明電路是完好的；反之，如果電阻值過大，甚至高達(dá)數(shù)千歐，則表示電路有斷芯處；如果三相對中性線的電阻都很大，而三相之間的電阻較小，則中性線必有斷芯處。

三、發(fā)揮新技術(shù)和新設(shè)備的作用

在配電線路的運(yùn)行和維護(hù)過程中，要積極發(fā)揮新技術(shù)和新設(shè)備的作用，這樣才能減少線路故障，確保線路穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)對具有代表性的新技術(shù)或新設(shè)備進(jìn)行簡單的介紹：第一，小電流接地自動選線裝置。這種裝置可以對發(fā)生單相接地故障的線路進(jìn)行自動選擇，同時(shí)還具有準(zhǔn)確率高、時(shí)間短的特點(diǎn)，可提高非故障線路供電的穩(wěn)定性。第二，單相接地故障檢測系統(tǒng)?？稍谧冸娬镜呐潆姵鼍€出口處加裝信號源，在配電線路上加裝單相接地故障指示器，對故障區(qū)段進(jìn)行指示。配電線路上發(fā)生單相接地故障后，可按照指示器的顏色變化確定故障范圍，從而及時(shí)查到故障點(diǎn)。第三，防爆自動脫離型過電壓保護(hù)器。目前，在配電線路和變臺上防爆自動脫離型過電壓保護(hù)器已逐漸替代了原金屬氧化物避雷器和FS—lO閥型避雷器，這種保護(hù)器設(shè)備具有放電效果好、絕緣擊穿率低、耐多重雷擊、運(yùn)行穩(wěn)定、能夠?qū)崿F(xiàn)可靠脫落、安全性高、殘壓低、響應(yīng)時(shí)間快、通流容量大、陡坡特性平坦等諸多優(yōu)點(diǎn)。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平和電力技術(shù)的高速發(fā)展，針對接地故障的問題人們采取了多種裝置和系統(tǒng)來進(jìn)行處理，比如接地自動選線裝置和快速的故障檢測系統(tǒng)等。這些新型設(shè)備在某些方面具有很明顯的優(yōu)勢，但仍然存在一定的局限性。因此，采取人為的手段對單相接地故障的預(yù)防和整治是必不可少的。相信隨著科技的進(jìn)步和管理手段的進(jìn)一步完善，配電線路運(yùn)行過程中的單相接地故障可以得到很好的解決，供電企業(yè)的供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益也能得到很好的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜江.配電線路單相接地故障分析處理[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（10）.

[2]劉宇石.關(guān)于配電線路單向接地故障的探討[J].消費(fèi)電子，2012（9）.

[3]李新毅.單向接地故障在配電線路運(yùn)行中處理方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（2）.

[4]蔣濤.淺談單向接地故障分析處理及預(yù)防措施[J].科技與向?qū)В?011（25）.