10kV配電線路單相接地故障處理模式分析與改進

徐靜 王虎

摘 要：10kV配電線路故障多發(fā)，受制影響因素較多，而單相接地是配電線路中最為常見的故障類型。本文以宿遷供電公司配網(wǎng)為基礎，從理論上分析單相接地的故障特點，闡述當前監(jiān)控及運行人員對處理單相接地故障的方式方法；在此基礎上提出將帶有零序電流保護的分界斷路器使用在10kV配電線路中，用來快速判斷是否為永久性接地還是瞬時性接地，以快速判斷并隔離故障，大大縮短運行人員查找故障時間。

關(guān)鍵詞：10kV 單相接地 零序電流保護 分界斷路器

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-00-02

在10kV配電線路運行過程中，單相接地一直占據(jù)線路故障的主要類型。文獻[1-3]分析了當前國內(nèi)外小電流接地系統(tǒng)單相接地故障處理方式。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，變電站出線斷路器不跳閘，允許線路繼續(xù)運行1～2h[4]，以在不影響供電情況下，找出故障點。因隱蔽性強，不宜查找，當前宿遷配網(wǎng)在應對單相接地故障時主要通過人工拉合線路開關(guān)和分段排查的方法查找故障點，耗時平均為2h，最長可以達到5h。

本文建議在配電線路中使用帶零序電流保護的分界斷路器，尤其是對分支線路的控制，通過給斷路器設置零序電流整定值和延時時間值[5]，迅速找到接地點，將處理時間降為最低，以提高配電線路的供電可靠性。

1 單相接地故障特點

正常運行時，三相電壓對稱，每相都有一個超前對應相電壓的電容電流流入大地，對地電容電流之和為0[6]。若A相發(fā)生單相接地，則其對地電壓變?yōu)?，對地電容被短接，電容電流也變?yōu)?。非故障相對地電壓變?yōu)樵撓鄬相的線電壓，即幅值升高倍。同時，故障線路零序電流等于系統(tǒng)中所有非故障原件（不包括故障線路本身）對地電容電流總和，方向由線路側(cè)流向母線[7]。若中性點經(jīng)消弧線圈接地，則故障點電流增加一個電感分量，流經(jīng)故障點的電流則變?yōu)槿到y(tǒng)對地電容電流和該電感電流的相量和。

2 單相接地設備類型

根據(jù)宿遷市區(qū)配電網(wǎng)2017年單相接地故障統(tǒng)計知道，主要發(fā)生的架空線路、電纜以及避雷器，其中以架空線路所占比例最高，其次為避雷器和電纜。尤其在冬夏時并遇有多發(fā)大風、降雪、雷雨等惡劣強對流天氣，負荷又較之往常偏高，單相接地故障發(fā)生較多。由于上述設備上發(fā)生單相接地比較隱蔽，因此嚴重影響查找故障的時間。

3 當前處理方法分析

在處理單相接地故障時有兩種模式，即允許線路繼續(xù)運行2h及對線路直接停運，宿遷供電公司采用第一種模式處理故障。

即當變電站母線出現(xiàn)單相接地信號時，監(jiān)控匯報配調(diào)。首先由變電運維人員排查變電站內(nèi)有無故障點，如無故障點且對于不需要改變變電站運行方式，可以直接拉合開關(guān)，查找接地線路的情況，配調(diào)調(diào)度員直接下令給監(jiān)控員。監(jiān)控員對同母線各出線斷路器分別進行遙控拉合，對于查找到的接地線路允許線路繼續(xù)運行2h。配調(diào)調(diào)度員通知配電運行人員進行查線，一般采取拉合線路分段和分支負荷開關(guān)進行逐段查找故障段，最終確定故障點。對于復雜線路，通過這種方法處理單相接地故障的時間超過2h后，為防止故障進一步擴大而導致更加嚴重后果，直接將線路停運。

4 零序電流保護分界斷路器實際應用優(yōu)勢和弊端

在10kV配電線路中裝設帶有零序電流保護的分界斷路器，可以快速監(jiān)測反映出單相接地故障段，將查找故障點時間縮為最短，提高供電可靠性。

配電線路正常運行時，系統(tǒng)中無零序電流。單相接地故障時，系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電流[8]，故障線路零序電流等于系統(tǒng)中所有非故障線路對地電容電流之和，由線路側(cè)流向母線側(cè)，因此可以裝設零序電流保護設備。由于單相接地時故障線路與非故障線路中都將產(chǎn)生零序電流，為保證動作選擇性，保護裝置動作電流整定值應大于本線路流經(jīng)的電容電流。

帶保護分界斷路器不僅具有處理相間短路故障的速段、過流及重合閘功能，同時具有對單相接地故障的零序保護功能，其零序保護電流整定值和保護動作延時時間均可調(diào)，工作時限如圖1所示。

由圖1可知，給零序保護設置延時時間為△t，整定值為Iset0。單相接地發(fā)生前，即t1之前，保護不動作，斷路器處于合閘狀態(tài)；當發(fā)生接地后，故障線路零序電流超過Iset0，則保護進入延時，以此判斷該單相接地故障是否為瞬時性故障，如為瞬時性故障，接地消失，保護不動作；如為永久性故障，則保護動作，斷路器分閘，自動隔離故障。該斷路器具有通信功能，可以實現(xiàn)隔離故障的自動反饋，以便使故障狀況第一時間被監(jiān)控和調(diào)度掌握。

總結(jié)帶有零序電流保護的分界斷路器實際使用情況得知，對于安裝于用戶T節(jié)點處的帶零序電流保護的分界斷路器，可以快速切除單相接地故障，有效避免因單相接地故障引發(fā)主網(wǎng)母線的電容電流增加和非故障母線對地電壓幅值的升高。同時避免單相接地時故障線路連續(xù)運行2h以及傳統(tǒng)模式下故障選線拉合變電站內(nèi)出線斷路器而導致非必要停電情況的發(fā)生。

對于安裝在10kV配電線路1#桿和分段處情況看，仍存在一定弊端。如安裝在1#桿處，發(fā)生單相接地故障，1#斷路器動作將導致全線路失電，變電站內(nèi)無異常；對于非配網(wǎng)自動化線路，調(diào)度難以監(jiān)控，從而不能快速下達指令進行故障查線。對于線路分段處，如線路復雜且存在多分段時，將發(fā)生多延時和級差配合復雜情況，影響動作可靠性。

5 結(jié)語

通過對10kV配電線路單相接地故障的分析，了解單相接地故障對系統(tǒng)電壓和電流產(chǎn)生的影響，總結(jié)出該故障特點。對于當前線路實際運行中單相接地故障處理，供電部門通過人工拉合開關(guān)進行分段查找故障點，導致故障線路運行時間不能有效保證供電可靠性。通過裝設帶有零序電流保護的分界斷路器，可以縮短處理故障流程，大大降低單相接地故障處理時間；尤其安裝在用戶線路T接點處，可以降低因分支線路故障導致整條線路停運的事故發(fā)生。

參考文獻

[1] 尹劍烽.小接地電流系統(tǒng)中中性點經(jīng)電阻接地的單相接地故障研究[J].科技風，2009（4）：168.

[2] 魯改鳳，化雨，金小兵，等.小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法探究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（12）：44-49.

[3] 浦仕遵，李宏梅.過電流閉鎖型接地保護負荷開關(guān)在配電網(wǎng)中的應用[J].云南電力技術(shù)，2013，41（2）：26-28.