10KV配電線路接地故障分析

陳照康

(廣東電網(wǎng)公司佛山南海供電局,廣東 佛山 528200)

前言

電力系統(tǒng)中配電線路具有點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)、走徑復(fù)雜、設(shè)備質(zhì)量參差不齊的特點(diǎn),而且受氣候、地理環(huán)境的影響較大，配電線路又直接面對(duì)用戶端，供用電情況復(fù)雜，這些都直接或間接影響著配電線路的安全運(yùn)行。由于電網(wǎng)改造工程的逐步實(shí)施，使得配電線路的供電方式也發(fā)生了一系列的改變，用中性點(diǎn)不接地“三相三線”替代了傳統(tǒng)的“兩線一地”的供電方式。變化配電線路的供電輸電方式，既增強(qiáng)了配電線路的絕緣水平，又大大降低了配電線路的跳閘率，另外也使供電的可靠性大幅度提高，并減少了線路損耗，在電網(wǎng)運(yùn)行中具有重大意義。然而在實(shí)際的運(yùn)行中，新的供電方式配電線路卻比較容易出現(xiàn)單相接地故障，尤其是遇到大風(fēng)、雨雪等惡劣天氣時(shí)，其單相接地的故障則頻繁發(fā)生，嚴(yán)重地影響了配電網(wǎng)和變電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 單相接地故障的原因

1.1 單相接地故障檢測(cè)如果10kV配電線路發(fā)生單相接地故障，可以通過(guò)變電站10kV母線上運(yùn)行的電壓互感器、10kV母線絕緣監(jiān)察裝置檢測(cè)到接地故障并發(fā)出接地信號(hào)，提示值班員進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)選線，最終確定發(fā)生單相接地故障的相別和配電線路，停運(yùn)該配電線路（規(guī)程規(guī)定可以故障運(yùn)行2h，但考慮到繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后可能導(dǎo)致單相接地故障擴(kuò)大成其它事故，故一般停運(yùn)），匯報(bào)上級(jí)調(diào)度，由配電線路的運(yùn)行維護(hù)人員處理故障。

1.2 單相接地故障發(fā)生的概率，目前農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路發(fā)生單相接地故障的概率是較高的。

1.3 單相接地故障發(fā)生的原因10kV配電線路在實(shí)際運(yùn)行中，通過(guò)歸納和總結(jié)，發(fā)生單相接地故障主要有以下幾種情況：①導(dǎo)線斷線落地或搭在橫擔(dān)上；②導(dǎo)線在絕緣子中綁扎或固定不牢，脫落到橫擔(dān)或地上；③導(dǎo)線風(fēng)偏過(guò)大，與建筑物距離過(guò)近；④配電變壓器高壓引下線斷線；⑤配電變壓器臺(tái)上的10kV避雷器或10kV熔斷器絕緣擊穿；⑥配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地；⑦絕緣子破裂，導(dǎo)致接地或絕緣子臟污在霧雨天閃絡(luò)、放電、絕緣電阻降低；跳線燒斷搭到鐵擔(dān)上；⑧同桿架設(shè)導(dǎo)線上層橫擔(dān)的拉帶一端脫落，搭在下排導(dǎo)線上；⑨線路落雷，使導(dǎo)線燒斷；⑩清障不力，刮風(fēng)時(shí)樹枝碰線；小動(dòng)物危害引起；導(dǎo)線、跳線因風(fēng)偏對(duì)桿塔放電；飄浮物（如塑料布、樹枝等）；其它偶然或不明原因。

在以上諸多種原因中，導(dǎo)線斷線、絕緣子擊穿和樹木短接是發(fā)生配電線路單相接地故障最主要的原因，對(duì)近幾年來(lái)單相接地故障原因統(tǒng)計(jì)，上述三種原因占接地總故障原因80%以上。

2 單相接地故障的危害和影響

2.1 對(duì)變電設(shè)備的危害10kV配電線路發(fā)生單相接地故障后，變電站10KV母線上的電壓互感器檢測(cè)到零序電流，在開口三角形上產(chǎn)生零序電壓，電壓互感器鐵芯飽和，勵(lì)磁電流增加，如果長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，將燒毀電壓互感器。在實(shí)際運(yùn)行中，近幾年來(lái)，已發(fā)生變電站電壓互感器燒毀情況，造成設(shè)備損壞、大面積停電事故。單相接地故障發(fā)生后，也可能產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的諧振過(guò)電壓，危及變電設(shè)備的絕緣，嚴(yán)重者使變電設(shè)備絕緣擊穿，造成更大事故。

2.2 對(duì)配電設(shè)備的危害單相接地故障發(fā)生后，可能發(fā)生間歇性弧光接地，造成諧振過(guò)電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的過(guò)電壓，過(guò)電壓將進(jìn)一步使線路上的絕緣子絕緣擊穿，造成嚴(yán)重的短路事故，同時(shí)可能燒毀部分配電變壓器，使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀，也可能發(fā)生電氣火災(zāi)。

2.3 對(duì)區(qū)域電網(wǎng)的危害嚴(yán)重的單相接地故障，可能破壞區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，造成更大事故。

2.4 對(duì)人畜危害對(duì)于導(dǎo)線落地這一類單相接地故障，如果接地配電線路未停運(yùn)，對(duì)于行人和線路巡視人員（特別是夜間），可能發(fā)生人身觸電傷亡事故，也可能發(fā)生牲畜觸電傷亡事故。

2.5 對(duì)供電可靠性的影響發(fā)生單相接地故障后，一方面要進(jìn)行人工選線，對(duì)未發(fā)生單相接地故障的配電線路要進(jìn)行停電，中斷正常供電，影響供電可靠性。另一方面發(fā)生單相接地的配電線路將停運(yùn)，在查找故障點(diǎn)和消除故障中，不能保障用戶正常用電，特別是在莊稼生長(zhǎng)期、大風(fēng)、雷雨等惡劣氣候條件和山區(qū)、林區(qū)等復(fù)雜地區(qū)以及夜間，不利于查找和消除故障，將造成長(zhǎng)時(shí)間、大面積停電，對(duì)供電可靠性產(chǎn)生較大影響。

2.6 對(duì)供電的影響發(fā)生單相接地故障后，由于要查找和消除故障，必然要停運(yùn)發(fā)生單相接地故障配電線路，從而將造成長(zhǎng)時(shí)間、大面積停電，減少供電量。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年由于配電線路發(fā)生的單相接地故障，將少供電量幾萬(wàn)干瓦時(shí)，影響供電企業(yè)的供電量指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。

2.7 對(duì)線損的影響發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于配電線路接地相直接或間接對(duì)大地放電，將造成較大的電能損耗，如果按規(guī)程規(guī)定運(yùn)行一段時(shí)間（不超過(guò)2h)，將造成更大的電能損耗。

3 單相接地故障有效措施

3.1 預(yù)防措施

經(jīng)過(guò)分析10 kV配電線路的單相接地故障的原因，可以采取以下幾種方法來(lái)預(yù)防，將接地故障的發(fā)生頻率盡量降到最低。①定期地巡查配電線路，主要是檢查導(dǎo)線和周圍建筑物、樹木的距離是否符合規(guī)程的要求；電桿頂端有沒(méi)有鳥窩；導(dǎo)線有沒(méi)有外傷（尤其是位于其他工程施工的地段的導(dǎo)線）及松股；導(dǎo)線的弧垂有沒(méi)有過(guò)小、過(guò)大等；絕緣子中導(dǎo)線有沒(méi)有牢固綁扎及固定；固定絕緣子的螺栓有沒(méi)有脫松；橫擔(dān)和拉帶螺栓有沒(méi)有脫松，拉線有沒(méi)有破股或斷裂及被盜。②定期的進(jìn)行絕緣測(cè)試，主要針對(duì)的是配電線路的分支熔斷器、避雷器、絕緣子等一些設(shè)備；另外還要重點(diǎn)檢查變壓器的絕緣性能是否正常，其高壓引下線接頭有無(wú)良好接觸。③進(jìn)行檢查及試驗(yàn)配電變壓器和10 kV公用的變壓器，及時(shí)維修和更換不合格變壓器。④檢修和維護(hù)配電線路時(shí)，重點(diǎn)查看桿塔導(dǎo)線接頭有沒(méi)有發(fā)熱變形，線路上的絕緣子有沒(méi)有被雷擊。⑤安裝避雷器和分支熔斷器，利于雷害預(yù)防以及快速的判斷和查找故障點(diǎn)；使故障的發(fā)生范圍縮小，停電面積及停電時(shí)間減小。⑥合理的布局配變的位置，使線路接頭發(fā)熱頻率降低；注重線路基礎(chǔ)建設(shè)，合理的預(yù)測(cè)未來(lái)的負(fù)荷；減小線路供電半徑；選擇與負(fù)荷相配的導(dǎo)線截面；事實(shí)證明，這些改變也可以有效減少10 kV配電線路接地故障的發(fā)生次數(shù)。

3.2 處理辦法

在10 kV配電線路發(fā)生接地故障時(shí)，維修單位要馬上組織相關(guān)人員巡視線路，尋找故障的發(fā)生點(diǎn)。在尋找的過(guò)程中綜合運(yùn)用“排除法”（分段、分設(shè)備、分片）、蹬桿檢查以及絕緣搖測(cè)等方法，在最短的時(shí)間內(nèi)尋找到故障發(fā)生點(diǎn)并立即排除故障。如果應(yīng)用以上方法還無(wú)法查到故障發(fā)生點(diǎn)，就要向上級(jí)調(diào)度請(qǐng)求對(duì)該故障線路試送電，若是送電成功，那么可能就是由其他偶然和不明的原因?qū)е碌模蝗羰撬碗姴怀晒?，那么就繼續(xù)用“排除法”查找，直到找到故障發(fā)生點(diǎn)并排除故障。

3.3 應(yīng)用性技術(shù)新設(shè)備。①接地故障的檢測(cè)系統(tǒng)可以在變電所的配電線出口處進(jìn)行信號(hào)源安裝，同時(shí)在配電線路始端、中部、各個(gè)分支三相導(dǎo)線進(jìn)行接地故障指示器的安裝以用來(lái)指示接地故障的發(fā)生區(qū)段。如果配電線路發(fā)生接地故障，就能夠根據(jù)指示器的顏色變化來(lái)進(jìn)行故障范圍以及故障點(diǎn)的確定。②變電所可以安裝小電流自動(dòng)的接地選線裝置，此裝置可以自動(dòng)選擇發(fā)生接地故障的線路，準(zhǔn)確率較高，時(shí)間較短。而且可以縮短非故障線路不必要的停電時(shí)間，提高電網(wǎng)供電可靠性，避免故障向周圍擴(kuò)大。在電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行中，一定要把此裝置與各配電線的間隔零序電流互感器等來(lái)配合使用，否則就不能發(fā)揮應(yīng)用作用。③金屬氧化物避雷器在配電線路與變壓器上采用安裝金屬氧化鋅物的避雷器，其放電效果較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，殘壓低，可承受多重的雷擊，絕緣擊穿率較低，運(yùn)行較穩(wěn)定。此種避雷器不僅可以預(yù)防大氣過(guò)電壓，而且能夠降低操作過(guò)電壓。

結(jié)束語(yǔ)

由于10 kV配電線路的單相接地故障是配電網(wǎng)中故障發(fā)生率比較高的一類，因此嚴(yán)重影響了配電網(wǎng)以及變電設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，所以要在實(shí)踐中不斷摸索總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，增加新設(shè)備、新技術(shù)的使用范圍，這樣才能有效預(yù)防10 kV配電線路接地故障的發(fā)生。

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