一種非典型的10kV系統(tǒng)單相接地故障分析與處理

袁致忠

摘 要：針對(duì)一起非典型的10kV線路單相接地故障，分析故障產(chǎn)生的原因，采用停電登桿檢查及超聲波帶電監(jiān)測(cè)等方法，查找故障點(diǎn)，提出防范措施，防止類似故障的再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：10kV線路；單相接地；故障分析

中圖分類號(hào)：TM863 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）21-0128-02

Abstract： In view of an atypical single-phase grounding fault of 10kV line， the causes of the fault are analyzed. The fault points are searched by means of power failure boarding inspection and ultrasonic live monitoring， and preventive measures are proposed to prevent the recurrence of similar faults.

Keywords： 10kV line； single-phase grounding； failure analysis

10kV架空線路單相接地是一種常見(jiàn)故障[1]，特別是雨季、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，根據(jù)規(guī)范要求，系統(tǒng)雖然可繼續(xù)運(yùn)行不超過(guò)2h[2]，但由于非故障相對(duì)地電壓的升高，對(duì)整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的絕緣造成威脅，若發(fā)生單相接地故障后電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，會(huì)嚴(yán)重影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 故障前運(yùn)行方式

某110kV變電站有40MVA、50MVA、50MVA主變各一臺(tái)，110kV側(cè)三條回路進(jìn)線；35kV側(cè)共6條輸出回路；10kV側(cè)有三段母線共20條輸出回路。該變電站10kV母線側(cè)采用分段運(yùn)行方式，Ⅰ段母線共有6個(gè)回路輸出，所有負(fù)荷都采用架空線路敷設(shè)，其中979線架空線路距離全長(zhǎng)約11km，中間還T接有周邊村莊生活用電，供電環(huán)境復(fù)雜；其它五個(gè)回路為礦山專用線路，平均線路長(zhǎng)度約1.5km。由于金屬礦山屬于雷電多發(fā)區(qū)，架空線路、電纜接頭、絕緣子等容易受到雷電的影響，形成擊穿、閃絡(luò)、絕緣下降，最終造成接地或短路故障，影響供電安全可靠運(yùn)行。某變電站10kVⅠ段母線見(jiàn)圖1。

2 故障現(xiàn)狀

2017年該變電站Ⅰ段母線曾發(fā)生多起因外部線路接地故障，由于該變電站暫未設(shè)置小電流接地選線設(shè)備，無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別接地故障回路，只能采用拉路法，按照用電負(fù)荷重要性及供電線路復(fù)雜程度，首先將供電環(huán)境復(fù)雜而負(fù)荷等級(jí)較低的979線進(jìn)行拉合閘，隨后對(duì)971線、973線、981線進(jìn)行拉合閘，最后對(duì)重要負(fù)荷975線和977線進(jìn)行拉合閘，來(lái)判斷具體接地故障回路。在實(shí)際操作過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)以下兩種不同的故障現(xiàn)狀：

（1）將某一條線路斷開(kāi)后，發(fā)現(xiàn)接地故障沒(méi)有消失，基本可判斷該回路沒(méi)有接地故障，故障還在其它回路，恢復(fù)送電后繼續(xù)對(duì)下一條線路進(jìn)行操作。結(jié)果對(duì)Ⅰ段母線6個(gè)回路全部操作一遍，接地故障沒(méi)有消失，沒(méi)有識(shí)別出接地故障回路，可能存在兩個(gè)回路同時(shí)出現(xiàn)接地故障，只有對(duì)6個(gè)回路全部同時(shí)斷電，接地故障消失后，采用試送電法，當(dāng)送到某條線路時(shí)，接地信號(hào)出現(xiàn)，說(shuō)明該線路接地，并將該線路斷開(kāi)，繼續(xù)查找接地線路，直到將所有的接地線路查出為止。

（2）根據(jù)變電站內(nèi)的后臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備顯示，剛出現(xiàn)接地故障時(shí)，顯示為A相接地故障，隨后會(huì)顯示為B相接地故障的現(xiàn)象。

3 原因分析

（1）消弧消諧保護(hù)裝置故障：通過(guò)對(duì)用戶側(cè)所有10kV高配室開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)各高配室都配置有消弧消諧柜，當(dāng)上一級(jí)變電站同個(gè)母線段的10kV某輸出回路出現(xiàn)絕緣下降形成弧光接地故障后，保護(hù)裝置自動(dòng)識(shí)別，B相真空接觸器吸合，將弧光接地轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俳拥兀」庾詣?dòng)熄滅，起到保護(hù)功能。由于消弧消諧保護(hù)裝置在接地故障消除后，保護(hù)裝置自身故障無(wú)法自動(dòng)復(fù)位，造成接地故障轉(zhuǎn)移的假象。

（2）線路或設(shè)備絕緣下降：由于線路出現(xiàn)金屬接地故障后，變電站內(nèi)同個(gè)母線段的各輸出回路非故障相對(duì)地電壓的升高，對(duì)絕緣造成威脅，如果某些絕緣子、電纜等選型不合理或絕緣下降、閃絡(luò)等原因，當(dāng)相電壓抬升至線電壓時(shí)，絕緣子表面污穢受潮耐壓強(qiáng)度降低后絕緣表面形成放電回路，使泄漏電流增大達(dá)到表面擊穿放電，出現(xiàn)擊穿形成弧光接地或高阻接地故障，當(dāng)接地故障排除相電壓恢復(fù)正常后，絕緣電阻又恢復(fù)的現(xiàn)象。

（3）氧化鋅避雷器故障：氧化鋅避雷器是利用氧化鋅良好的非線性伏安特性，使在正常工作電壓時(shí)流過(guò)避雷器的電流極小。如氧化鋅避雷器老化、受潮、絕緣下降或選型不合理等都會(huì)造成接地故障的現(xiàn)象，在避雷器選型過(guò)程中往往只考慮了操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓保護(hù)功能，沒(méi)有考慮單相接地過(guò)電壓下避雷器的安全運(yùn)行，如果氧化鋅避雷器額定電壓選擇偏小，當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)接地過(guò)電壓或其它暫態(tài)過(guò)電壓時(shí)，形成低阻導(dǎo)通狀態(tài)，影響供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 處理措施

（1）采用紅外線檢測(cè)技術(shù)與超聲波檢測(cè)技術(shù)，對(duì)1段母線六條10kV輸出線路的32基水泥電桿上的絕緣子、戶外真空斷路器、電纜終端頭等線路設(shè)備進(jìn)行帶電檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)971線1#桿、3#桿隔離開(kāi)關(guān)和線夾輕度發(fā)熱；975線1#桿隔離開(kāi)關(guān)有異物、7#桿隔離開(kāi)關(guān)和線夾輕度發(fā)熱、9#桿絕緣子破損。對(duì)發(fā)現(xiàn)破損、裂紋、剝離、發(fā)熱、污閃的絕緣子、隔離開(kāi)關(guān)、線夾或電纜接頭全部進(jìn)行更換。

（2）采用線路整體絕緣搖測(cè)法，在確保線路配電變壓器和電容器均被斷開(kāi)的前題下，分別對(duì)Ⅰ段母線所有輸出回路進(jìn)行絕緣測(cè)試。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)部分絕緣子阻值降低，975線一段進(jìn)戶電纜絕緣下降及電纜頭接地和密封處理不到位等現(xiàn)象。對(duì)低值絕緣子、電纜進(jìn)行更換，并按規(guī)范重新制作電纜頭耐壓檢測(cè)合格后重新接入。

（3）采用日巡和夜巡相結(jié)合方式對(duì)線路檢查，巡視中重點(diǎn)檢查導(dǎo)線與樹(shù)木、建筑物的距離，桿塔是否有鳥(niǎo)窩，導(dǎo)線綁扎是否牢固，絕緣子固定螺栓是否松脫，橫擔(dān)、拉線螺栓是否松脫，導(dǎo)線弧垂是否過(guò)大或過(guò)小等，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)消除。

（4）定期對(duì)絕緣子進(jìn)行清掃，在輸電線路長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中，特別是金屬礦山，絕緣子表面會(huì)附著一層導(dǎo)電性的粉塵，對(duì)絕緣子的絕緣性能造成了一定的破壞，因此，為了使絕緣子的絕緣性能得到保證，就必須進(jìn)行清掃工作，將絕緣子表面的雜質(zhì)清除掉，在清掃的同時(shí)，還要仔細(xì)地對(duì)絕緣子進(jìn)行檢查，查看其表面是否出現(xiàn)裂紋、損壞等缺陷，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，就要及時(shí)地將其進(jìn)行更換。

（5）設(shè)備選型要合理，氧化鋅避雷器的選擇過(guò)程中，在充分考慮操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓保護(hù)功能時(shí)，必須同步考慮單相接地過(guò)電壓下避雷器的安全運(yùn)行；在消弧消諧保護(hù)裝置的選型過(guò)程中，選擇當(dāng)接地故障時(shí)消除時(shí)，保護(hù)裝置能夠自動(dòng)復(fù)位，減少人工操作誤差，避免引起非故障接地造成故障處理時(shí)間的延長(zhǎng)。

（6）定期組織對(duì)架空線路的接地電阻值進(jìn)行巡查和檢測(cè)，對(duì)腐蝕嚴(yán)重的接地網(wǎng)必須重新修復(fù)或置換，對(duì)達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)范要求阻值的接地網(wǎng)必須增加接地裝置或進(jìn)行土壤置換，降低接地電阻阻值，實(shí)現(xiàn)雷電過(guò)電壓后能夠及時(shí)泄漏，釋放了過(guò)電壓的能量。

（7）變電站內(nèi)增設(shè)小電流接地選線設(shè)備，當(dāng)輸出線路出現(xiàn)接地故障時(shí)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別故障回路，減少故障停電時(shí)間。小電流接地選線裝置用于系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，判斷線路故障的一種智能監(jiān)測(cè)設(shè)備，能及時(shí)準(zhǔn)確判定接地回路，提高供電可靠性[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采用紅外線檢測(cè)技術(shù)與超聲波檢測(cè)技術(shù)帶電對(duì)線路設(shè)備檢測(cè)和斷電絕緣測(cè)試，對(duì)發(fā)現(xiàn)的低值絕緣子、電纜、電纜頭及選型不合理的避雷器進(jìn)行更換，同時(shí)對(duì)消弧消諧保護(hù)裝置故障造成無(wú)法自動(dòng)復(fù)位的進(jìn)行更換。經(jīng)過(guò)2018年近一年時(shí)間的運(yùn)行，該母線段未出現(xiàn)接地故障，基本保證了供電安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫秋野.電力系統(tǒng)分析[M].人民郵電出版社，2012：172-187.

[2]王世禎.電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)[M].東北大學(xué)出版社，1997：246-271.

[3]岑凱加.小電流接地選線裝置原理及選用[J].電氣時(shí)空，2011.