風(fēng)電場35kV線路單相接地故障處理及防范措施分析

高源

摘要：用電穩(wěn)定與安全關(guān)系到千家萬戶與電場的發(fā)展，如何解決單相接地故障成為首要任務(wù)。本文通過分析研究35kV線路在接線方式，線路的保護(hù)措施以及如何減少單相接地時(shí)故障發(fā)生的次數(shù)，對單相接地故障的處理以及防范措施做出一定的總結(jié)，提高用電穩(wěn)定與安全，保障電力企業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：35kV線路單相接；故障處理；防范措施

風(fēng)電場35kV線路在運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生線路單相接地故障，尤其是在大風(fēng)、雨雪天氣及鳥類活動、人類活動頻繁的區(qū)域，給居民用電穩(wěn)定安全帶來隱患，嚴(yán)重對輸電設(shè)備造成損害，給電場的發(fā)展及盈利帶來損害。

一、風(fēng)電場升壓站主接線方式

110kV升壓站變壓器組的鏈接方式如上圖所示，采用圖上連接方式的具體解釋為保護(hù)1的安裝位置為了對母線進(jìn)行保護(hù)，后備保護(hù)是對符合電壓進(jìn)行閉鎖，定時(shí)進(jìn)行過流保護(hù)。保護(hù)2是針對主變的主要保護(hù)措施，保護(hù)3是主變各35kV出線的保護(hù)措施。

110kV升壓站變壓器組主要的連接方式要求的保護(hù)原則為對于保護(hù)1的電流速斷保護(hù)動作數(shù)值的大小是根據(jù)其躲過變壓器二次側(cè)時(shí)，最大短路電流數(shù)值來進(jìn)行整定的，其具體動作時(shí)間根據(jù)實(shí)際保護(hù)配置情況設(shè)定。從而使得線路如果發(fā)生類似短路故障同時(shí)，變壓器發(fā)生跳閘動作。

二、35kV線路保護(hù)配置

可靠性、選擇性、快速性、靈敏性是對繼電保護(hù)的基本要求。35kV系統(tǒng)在發(fā)展過程中供電半徑越來越小，變壓器容量越來越大，系統(tǒng)短路容量不斷上升。

加裝電壓閉鎖元件可以有效地保護(hù)35kV的輸電線路。因?yàn)樵诓捎昧穗妷洪]鎖元件后，輸電線路的可控性就得到了提高，工作人員在平時(shí)就可以通過控制元件的保護(hù)水平，進(jìn)而大大提高線路的安全性。但是加裝電壓閉鎖元件也是有著其局限性，因?yàn)樵黾右粋€(gè)閉鎖元件，輸電線路保護(hù)拒動的可能性也就會隨之提高。

另外加裝低壓母分BZT也可以在一定程度上改善輸電線路的安全狀況，保護(hù)動作電流可以通過計(jì)算得出恰當(dāng)?shù)囊粋€(gè)值，從而用得到的值來對電路進(jìn)行設(shè)置，這樣就可以提高電路保護(hù)的靈敏性與性能。其缺點(diǎn)在于，老變電站加裝母分BZT需加大安裝支出，還要考慮屏位問題。另外，兩主變分列運(yùn)行的可靠程度低于并列運(yùn)行，一臺主變故障后，BZT不能正常工作，則一段母線會斷電。

三、35kV單相接地故障現(xiàn)象及保護(hù)動作情況

單相接地故障常見的現(xiàn)象及動作保護(hù)情況有五種。

一是當(dāng)出現(xiàn)一相不完全接地時(shí)，也即是說故障相的電壓出現(xiàn)了異常性的降低，進(jìn)而使得其他相位的電壓出現(xiàn)增高，這樣一來就會觸發(fā)繼電器的警報(bào)功能，提醒工作人員出現(xiàn)了故障。

二是當(dāng)線路出現(xiàn)完全接地的現(xiàn)象時(shí)，這時(shí)候就會形成故障相電壓突然變?yōu)?的現(xiàn)象，而且非故障相也會受此影響，電壓持續(xù)增高，達(dá)到與線電壓相當(dāng)?shù)某潭?，甚至?xí)^線電壓的數(shù)值，在這種情況下，繼電器也會產(chǎn)生動作，發(fā)出警報(bào)。

三是當(dāng)電壓互感器出現(xiàn)問題時(shí)，即該設(shè)備高壓側(cè)出現(xiàn)斷線或者其他元件燒斷的現(xiàn)象時(shí)，這使得電壓也會出現(xiàn)不正常的顯示，故障相的數(shù)值顯示沒有回到零位，這就是由于線路中故障時(shí)電壓表形成了串聯(lián)回路，這樣一來真實(shí)的電壓沒有顯示，就是使得繼電器出現(xiàn)誤判，啟動并發(fā)出接地信號。

四是其他元件的干擾，如果在整個(gè)輸電系統(tǒng)的某些容易受到干擾的位置上加裝了一些容性和感性的參數(shù)元件，這就可能會導(dǎo)致繼電器產(chǎn)生失靈，進(jìn)而發(fā)出錯(cuò)誤的接地信號。

五是空載母線虛假接地現(xiàn)象，這種情況出現(xiàn)后，線路中的三相電壓可能就會失去平衡，進(jìn)而導(dǎo)致電路發(fā)生故障，但是將其中的一條線路接地后，這個(gè)問題就會自行解決。

四、故障處理及與預(yù)防

（一）事故影響

單相接地故障在整個(gè)35kV電路系統(tǒng)的運(yùn)行中可以算是動作最頻繁的故障。

在實(shí)際生活中，大風(fēng)天氣攜帶的物品不慎落在線路導(dǎo)線上，會造成線路單相接地或相間短路，鳥巢搭接或是絕緣子擊穿會造成線路單相接地故障。而且單相接地事故會引發(fā)較為嚴(yán)重的后果，特別是在生成諧振過電壓時(shí)，這種情況可能就會使得絕緣設(shè)備發(fā)生失效，進(jìn)而導(dǎo)致電流燒毀電器元件，發(fā)生更大面積的電力故障，這樣一來的損失是非常大的。

另外間歇性弧光接地也是該故障所帶來的危害之一，在這種情況下，諧振電壓也可能會隨之出現(xiàn)，其較大的電壓會對變電絕緣設(shè)備造成威脅，嚴(yán)重情況下?lián)舸┳冸娫O(shè)備絕緣，造成嚴(yán)重短路，進(jìn)而會使得各種電器元件被燒毀，甚至?xí)鸹馂?zāi)，對配電設(shè)備及周圍群眾生命財(cái)產(chǎn)安全帶來隱患。

單相接地的故障發(fā)生后，一方面會影響人民的正常生活，而且無論是故障地點(diǎn)還是正常地點(diǎn)，都需要進(jìn)行斷電工作，這樣才能保證工作人員的生命安全；另一方面，在發(fā)生單相接地的故障后，工作人員需要進(jìn)行詳細(xì)的排查線路，這就無法保證后續(xù)供電的穩(wěn)定性，特別是在氣候惡劣，條件艱苦的山區(qū)，林區(qū)地帶，查找和消除故障所花費(fèi)的時(shí)間也比較長，這樣就會造成經(jīng)常性的停電，給人們的生活帶來諸多的不變。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，每年的單相接地故障都會導(dǎo)致線路較長時(shí)間無法進(jìn)行正常供電，因?yàn)榇斯收纤鶞p少供應(yīng)的電量能夠達(dá)到十幾萬度。在事故發(fā)生時(shí)，配電線路釋放出大量的電能，引發(fā)電能損耗嚴(yán)重影響供電企業(yè)的供電量指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。

（二）事故原因

單相接地故障無論是對電力公司還是普通群眾，危害都是巨大的，在進(jìn)行故障處理與預(yù)防前，先明確故障出現(xiàn)的具體原因，在實(shí)際生活中單相接地故障產(chǎn)生多源于人類活動影響及自然天氣的干擾。常見的故障原因有以下幾種：

（1）導(dǎo)線斷線脫落

（2）導(dǎo)線在絕緣子中的捆綁固定不牢固

（3）大風(fēng)導(dǎo)致輸電線路與建筑物的距離過近

（4）電壓異常導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)斷線故障

（5）配電變壓器的絕緣部分出現(xiàn)損壞

（6）絕緣子被異常的電流擊穿損壞

（7）熔斷器的絕緣部分出現(xiàn)損壞

（8）導(dǎo)線上層一端脫落，落在下排導(dǎo)線上

（9）線路落雷

（10）鳥類活動

（11）樹木種植通道不暢，樹木樹枝接觸導(dǎo)線

（12）大風(fēng)天氣帶起的漂浮物

（13）風(fēng)箏、飛行器或人為破壞

（14）其他不明原因或偶然情況

上述十四種原因6、10、11、12、13四種情況占事故原因八成以上。

（三）事故處理

當(dāng)事故發(fā)生時(shí)應(yīng)立即做出應(yīng)對措施降低損失。處理上，要遵從基本處理要求與原則，首先是要保護(hù)好人身安全，無關(guān)人員不得接近單相接地故障地點(diǎn)，當(dāng)故障點(diǎn)處于室外時(shí)，應(yīng)至少保持8m以上的距離，在室內(nèi)時(shí)，應(yīng)至少保證4m以上的距離，在進(jìn)入?yún)^(qū)域內(nèi)之前，要求檢修工作人員佩戴絕緣手套，穿著專業(yè)絕緣靴，使用專業(yè)的絕緣工具。做好安全措施，保障人身安全，避免更嚴(yán)重的損失。其次盡量降低停電范圍，減少對群眾用電的影響，工作人員在尋找故障點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該有技巧的先去排查經(jīng)常出現(xiàn)故障的地點(diǎn)，然后再排查其他位置，然后試?yán)€路短、負(fù)荷重、分支少、用電性質(zhì)重要的線路，而且在開始檢修電路前，一定要通知用電范圍內(nèi)的住戶，將注意事項(xiàng)告知他們，防止出現(xiàn)不必要的損失。而且當(dāng)電壓互感器高壓熔斷件熔斷時(shí)，一定要在線路中安置新的熔斷器，防止檢修時(shí)突然通電，燒壞其他元件。

事故處理方面，首先當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，值班人員應(yīng)立即響應(yīng)，先做好記錄進(jìn)行上報(bào)，等待命令調(diào)度。在趕往事故現(xiàn)場后，首先對變壓設(shè)備和配電設(shè)備進(jìn)行故障分析，如果升壓站內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)異常，則開始排查35kV線路上的問題，巡視時(shí)注意桿塔上的鳥巢、避雷器、絕緣子、線路上的異物等。在找到故障線路后，應(yīng)馬上向當(dāng)值值班長進(jìn)行匯報(bào)，停電做好安全措施后，交由專業(yè)檢修人員進(jìn)行故障消除，這樣就可以盡快的恢復(fù)供電。

（四）事故預(yù)防

針對單相接地故障的原因，做好單項(xiàng)接地故障的預(yù)防工作。在35kV線路的電線塔、電線桿架設(shè)前期要考慮周邊環(huán)境及鳥害影響。架設(shè)位置應(yīng)遠(yuǎn)離建筑物，避免電線脫落、搭線對居民出行活動造成安全隱患。架設(shè)處盡量避開鳥類遷徙路徑及鳥類活動聚集地，如果必要在類似區(qū)域進(jìn)行架設(shè)則應(yīng)加裝鳥類驅(qū)逐器，原理是轉(zhuǎn)動的鏡子反光，可使鳥類收到驚嚇。安裝后，應(yīng)做好與當(dāng)?shù)鼐用駵贤▍f(xié)商工作，對于線路下的樹木及時(shí)進(jìn)行修剪，修剪的過程中同樣保障工作人員的人身安全。加強(qiáng)安全教育與宣傳工作，尤其是不要在線路周圍放風(fēng)箏，使用無人機(jī)等。暴風(fēng)、雨雪天氣加強(qiáng)人員監(jiān)管與巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常的絕緣子或有異響的避雷器，如線路上有異物，則應(yīng)使用絕緣桿取下線路上的飄落物，發(fā)生故障時(shí)第一時(shí)間進(jìn)行解決。對老線路進(jìn)行更新，加強(qiáng)監(jiān)察力度。

五、總結(jié)

供電線路安全關(guān)系到電力公司及千家萬戶，單相接地故障問題是供電環(huán)節(jié)上經(jīng)常出現(xiàn)的問題。電力部門要加強(qiáng)監(jiān)管與宣傳，做好監(jiān)管，保障作業(yè)人員及群眾人身安全，才能居民用電的安全穩(wěn)定，降低電力公司損失，保障盈利與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳躍宏.風(fēng)電場35kV系統(tǒng)單相接地聯(lián)跳主變低壓側(cè)原因分析及現(xiàn)場處理[J].引文版：工程技術(shù)，2015（43）：192193.

[2]王世明，李偉春，楊永偉.10kV架空配電線路單相接地原因分析、故障查找及防范措施[J].工程技術(shù)：全文版，2016（8）：00265.

[3]滕正福，楊紅.10kV架空線路單相接地故障的預(yù)防[J].文摘版：工程技術(shù)，2015（42）：156.