配電網(wǎng)接地故障原因分析及處理方法

翟潤強

摘 要：配電網(wǎng)接地故障嚴重影響電網(wǎng)安全、可靠運行。在接地故障發(fā)生之后，如果不能及時處理，將對電網(wǎng)造成嚴重的損害，對人們生活、生產(chǎn)用電都造成較大影響，對人身安全構(gòu)成嚴重威脅。因此，需要對配電網(wǎng)接地故障原因進行認真分析，才能有針對性地采取相應的處理方法，及時排除故障。

關鍵詞：配電網(wǎng)；接地；故障；原因；處理方法

中圖分類號：TM862 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0130-02

Abstract： The grounding fault of distribution network seriously affects the safe and reliable operation of power network. After the ground fault occurs， if it can not be dealt with in time， it will cause serious damage to the power grid， thus having a greater impact on people's lives， production and electricity consumption， and posing a serious threat to personal safety. Therefore， the distribution network grounding fault causes need to be carefully analyzed， in order to take appropriate treatment methods for timely troubleshooting.

Keywords： distribution network； grounding； fault； cause； processing method

配電網(wǎng)是由多種配電設備（或元件）以及相關的配電設施共同組成，從而實現(xiàn)變換電壓和向終端用戶直接分配電能的電力網(wǎng)絡系統(tǒng)，其安全、穩(wěn)定運行，對于整個電網(wǎng)的安全運行有重要的意義。根據(jù)相關資料統(tǒng)計顯示，我國電力系統(tǒng)運行中，其中中壓配電網(wǎng)發(fā)生觸電事故最多，每年有2000多起，導致死亡人數(shù)近1000人。而且中壓配電網(wǎng)在接地故障后，如果不能及時排除故障，極易導致電網(wǎng)大面積停電，給人們正常的生活和生產(chǎn)帶來巨大影響，有的甚至導致重大經(jīng)濟損失。再者，配電接地系統(tǒng)的安全運運行，對于保障人民群眾人身安全、提高供電可靠性的具有重要意義。因此，電力工作者必須不斷提高自身技術技能，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，采取有效的措施排除故障，才能確保配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。

1 配電網(wǎng)接地技術現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活和生產(chǎn)用電量也不斷攀升，對電力電能的依賴也越來越強。針對此種情況，近年來，電網(wǎng)公司也在不斷解決配電網(wǎng)存在的薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)的發(fā)展與建設也進入了新的時期。但配電網(wǎng)接地故障長期以來一直是配電網(wǎng)運行過程發(fā)生率最高故障類型，對配電網(wǎng)的安全運行造成較大威脅，需要技術人員給予充分的關注。因為配電網(wǎng)接地故障的處理面臨著小電流接地系統(tǒng)故障選線、高阻、弧光、斷線故障診斷與處理等多種難題，配電網(wǎng)接地故障處理成為行業(yè)內(nèi)關注的熱點問題。在我國電網(wǎng)建設中，中低壓配電網(wǎng)中性點接地方式主要包括：大電流接地方式和小電流接地方式二種，二者中又以小電流接地方式最為普遍。隨著電網(wǎng)的建設與發(fā)展，在配電網(wǎng)開始采用中性點經(jīng)小電阻接地的運行方式，此外，也有一些配電網(wǎng)中性點經(jīng)高電阻接地、經(jīng)消弧線圈并聯(lián)小電阻接地的運行方式。從理論設計以及工作原理分析來看，小電流接地系統(tǒng)在一定程度對提高配電網(wǎng)供電的連續(xù)性有很好作用。然而，由于中低壓配電網(wǎng)的運行環(huán)境十分復雜，沿線樹枝和異物的隱患很突出。再者，設備技術和質(zhì)量水平參次不齊，存在的絕緣薄弱點還有很多，單一的相接地故障發(fā)生后，也導致其他相電壓上升，最終出現(xiàn)兩相接地短路故障的發(fā)生。同時，接地故障點的排查技術應用還存在不足，選段技術與接地選線技術在實際應用中效果不十分明顯，仍采用分段試停、試拉線路等原始方法，對于非故障區(qū)域的用電戶影響較大，也導致故障排除效率低下，使得電網(wǎng)運行可靠性受到影響[1]。

2 配電網(wǎng)接地故障原因分析

2.1 污閃

在10～35kV配電網(wǎng)絡中，最常見接地故障是由絕緣子污穢閃絡，最終導致配電線路出現(xiàn)多點接地的故障現(xiàn)象。通過線路單相接地和引起跳閘的發(fā)生原因進行分析也可以發(fā)現(xiàn)，線路絕緣子污穢放電是故障產(chǎn)生的主要原因，而且，在對10kV配電線路進行巡檢時，發(fā)現(xiàn)因表面長期積污而被放電燒傷的絕緣子存在數(shù)量較多，對配電網(wǎng)的安全運行造成極大的故障隱患。

2.2 弧光接地過電壓

在中低壓配電網(wǎng)絡中，常用中性點接地系統(tǒng)。如果在配電線路中出現(xiàn)單相接地時，就會導致配網(wǎng)相電壓抬升至線電壓。在這種情況下，配電線路下方如有樹木，遇到大風天氣，會出現(xiàn)間歇性地對導線形成放電，也常出現(xiàn)單相間歇性的對地閃絡現(xiàn)象，配網(wǎng)接地點會有瞬間的熄滅、重燃交替出現(xiàn)，進而導致配電網(wǎng)運行狀態(tài)出現(xiàn)交替變化，在電磁能發(fā)生激烈振蕩的過程中，故障相與健全相出現(xiàn)過電壓，故障相的最大過電壓為線電壓的2倍，而健全相的最大過電壓可達到線電壓的3.5倍。在如此高的電壓作用下，配電網(wǎng)薄弱部位極易出現(xiàn)絕緣破壞，最終導致?lián)舸?、短路或者危及電氣設備的事故發(fā)生[2]。

2.3 鐵磁諧振過電壓

隨著用電量的不斷增加，配電網(wǎng)的規(guī)模也不斷擴大，配電網(wǎng)整個網(wǎng)絡對地電容越來越大，在網(wǎng)絡中因為空載變壓器的非線性電感與電磁式電壓互感器都存在有較大的非線性電感，其感抗總量遠比容抗總量大得多。再者，電磁式電壓互感器通常采用一次線圈中性點直接接地，在遇到單相地、操作倒閘、雷擊等激發(fā)時，通常會出現(xiàn)鐵磁諧振，而此諧振產(chǎn)生過程中的過電壓可達到線電壓的3倍以上，極易導致避雷器爆炸、絕緣閃絡受損、電氣設備損壞燒毀等情況發(fā)生[3]。

2.4 單相接地導致相間短路

在6～10kV配電系統(tǒng)，變壓器所采用的接線方式多采用三角形接線，沒有安裝相應消弧裝置，也沒有中性點引出。而隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴張，安裝的電纜數(shù)也不斷增加，配電網(wǎng)對地電容也在增加，在這種情況下，如果配電網(wǎng)中出現(xiàn)瞬間單相接地，其產(chǎn)生的電弧無法自行熄滅，如果電弧長度達到一定的數(shù)值，就會導致配電網(wǎng)相間短路，誘發(fā)斷路器跳閘。

2.5 雷擊災害

配電網(wǎng)系統(tǒng)運行區(qū)域比較廣，運行環(huán)境也千差萬別，也極易因雷擊導致危害配電網(wǎng)運行的事故發(fā)生。在這方面，不僅在防范直擊雷對配電網(wǎng)的影響，同時，也需要重視地閃、云閃形成感應過電壓對配電網(wǎng)安全運行造成的危害。還有配網(wǎng)防雷設施老化，耐雷水平和絕緣性能較低，都易導致因雷擊災害導致接地故障，進而危及電網(wǎng)安全運行。

2.6 其他因素導致的接地故障

這方面的主要存在以下幾點需要充分重視：一是設備生產(chǎn)質(zhì)量存在問題，主要體現(xiàn)在其絕緣性能較低，絕緣子安裝前未逐片搖測絕緣和抽樣進行交流耐壓試驗，絕緣爬距不夠，不能滿足相關技術要求。有的則是安裝不規(guī)范，導致設備運行中存在較大故障隱患。二是運行維護工作不到位，對配電網(wǎng)絡的巡檢工作不認真，沒有及早發(fā)現(xiàn)存在的問題，或者沒有按維護要求進行輪換檢修，致使配電網(wǎng)運行中存在缺陷。三是線路設計、布局不科學。有的則是因外部自然條件的變化，導致架設，交叉跨越距離不夠等。

3 配電網(wǎng)接地故障的防范處理措施

針對配電網(wǎng)接地故障發(fā)生的原因，電力工作者應采取相應的防范處理措施，才能保障供電的安全性、可靠性。結(jié)合對配電網(wǎng)接地故障發(fā)生的原因分析，需需要采取以下措施[4]：

3.1 強化防污閃工作

根據(jù)當?shù)丨h(huán)境狀況，依據(jù)配電網(wǎng)運行區(qū)域的鹽密測試，依據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果劃分污穢等級，尤其是對重污區(qū)應做好線路絕緣檢測工作，必要時提升線路絕緣水平，增大外絕緣爬距，并留有充足裕度。

科學制定外絕緣的清掃周期，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，提高配電線路絕緣水平，消除絕緣缺陷。

3.2 采取接地補償方法

通過對配電網(wǎng)系統(tǒng)的電容電流進行測試測量，總結(jié)接地故障發(fā)生時電流值的變化，對于10kV系統(tǒng)中單相接地故障電流大于30A，3kV系統(tǒng)大于10A的，需要采取對電容電流進行補償方法，有條件的地區(qū)可安裝消弧線圈。易發(fā)生故障的三角形接線變壓器，可更換為接地變壓器，同時，消弧線圈容量應與變壓器匹配。

3.3 消除鐵磁諧振

在電力系統(tǒng)中，常見的鐵磁諧振過電壓是內(nèi)部過電壓，這將極大地威脅電力系統(tǒng)發(fā)生后的安全運行，這也是高壓熔斷器放電和電壓互感器燒毀的主要原因。消除配電網(wǎng)中鐵磁諧振方法，可以采用電磁式電壓互感器一次繞組中性點不接地，也可以通過改變電感器和電容器的參數(shù)，使它們不具備匹配條件，并且不易引起共振；消耗共振能量，增加系統(tǒng)阻尼，抑制或消除共振；在電力系統(tǒng)設計中采取不同的接地方法或在運行期間采取臨時關閉措施等。有條件的地方，還也可直接安裝專用消諧器，降低故障發(fā)生率。新型微電腦諧波消除裝置，適用于35kV以下各種電壓等級，可快速消除鐵質(zhì)。磁共振，并給出報警信號，原理先進，結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定可靠，屬于智能系統(tǒng)。對于抑制鐵磁諧振過壓，保護高壓熔斷器和變壓器免受損壞有很好的效果[5]。

3.4 重視防雷措施，強化維護工作

為了防止雷擊災害對配電網(wǎng)安全運行的影響，針對配電網(wǎng)設備和線路應科學采取相應的避雷保護措施，通過金屬氧化物避雷器、避雷針、避雷線等加強對雷擊災害的防護。定期對配電桿塔和避雷裝線進行檢查、檢測，保證接地引下線牢固可靠，其中終端桿塔接地電阻應≤4Ω，避雷針（網(wǎng)、帶）的接地電阻，應≤10Ω。在定期巡檢工作中，如果發(fā)現(xiàn)接地引線斷裂損毀、接地體銹蝕老化、接地電阻阻值超標等情況，必須及時消除，排除故障隱患。

4 結(jié)束語

在配電網(wǎng)安全運行中，電力工作者應了解不同接地方式的優(yōu)劣之處，熟悉掌握不同接地方式的工作原理和適應范圍。為了降低接地故障對配電網(wǎng)安全運行的影響，在日常工作中，針對配電網(wǎng)接地故障，也可以采取利用故障指示器來對故障進行定位與選線，通過相關故障選線技術定位故障線路，結(jié)合用戶分界開關來判別和隔離故障，利用饋線自動化系統(tǒng)迅速隔離故障并恢復健全區(qū)段供電等，提高對配電網(wǎng)接地故障的甄別，及時排除故障。也要不斷總結(jié)接地故障處理經(jīng)驗，提高自身故障處理技能，進一步保證配電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運行。

參考文獻：

[1]譚俊源.淺析10kV配電網(wǎng)單相接地故障原因及預防措施[J].科技風，2014（01）：31-32.

[2]梁偉聰.10kV配網(wǎng)單相接地故障分析及處理措施[J].中國高新技術企業(yè)，2013（35）：125-126.

[3]袁華，張雄.10kV線路接地故障原因分析及防范措施[J].湖北電力，2011，（3）：47-48.

[4]張勇.10kV配電網(wǎng)單相接地故障處理策略[J].中國科技信息，2014（05）：189-190.

[5]李頌華，麥炯斌.10kV配電線路故障原因分析及防范措施[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2011，6（08）：100-103.