單相接地故障在配電線路運行中應如何處理

吳浩東

蘇州供電局，江蘇 蘇州 215004

0 引言

10kV配電線路是電力輸送的終端，在實際運行中，由于電壓等級較低，對地電容較小，因此屬于小接地電流系統。當小接地電流系統發生單相接地時，由于沒有直接構成回路，接地電容電流比負載電流小得多，而且系統線電壓仍然保持對稱，影響對用戶的供電。因此，規程規定允許10kV線路單相接地繼續運行不超過2h。但是由于非故障相對地電壓的升高，對絕緣造成威脅，嚴重影響了變電設備和配電網的安全、經濟運行，往往在出現單相接地故障時就讓線路停止運行。同時配電線路點多、面廣、線長，走徑復雜，設備質量參差不齊，配電線路一般由架空線路、電纜線路與配電室混合組成，而且又直接面對用戶端，供用電情況復雜，線路一旦發生單相接地，故障點往往比較難找。尤其是在雨季、大風和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發生。

1 單相接地故障的特征及檢測裝置

1.1 單相接地故障的特征

變電所信號：警鈴響，“某千伏某段母線接地”光字牌亮，中性點經消弧線圈接地系統，還有“消弧線圈動作”光字牌亮；絕緣監察電壓表指示：故障相電壓降低（不完全接地）或為零（完全接地），另兩相電壓升高，大于相電壓（不完全接地）或等于線電壓（完全接地），穩定性接地時電壓表指針無擺動，若電壓表不停地擺動，則為間歇性接地;中性點經消弧線圈接地系統，裝有中性點位移電壓表時，可看到有一定指示（不完全接地）或指示為相電壓值（完全接地時）消弧線圈的接地報警燈亮。

1.2 單相接地故障檢測

由于某種原因導致10kV配電線路發生單相接地故障后，通過變電所10kV母線上運行的電壓互感器， 10kV母線絕緣監察裝置檢測到接地故障并發出接地信號，提示值班員進行處理，經過選線，最終確定發生單相接地故障的相別和配電線路，停運該配電線路，通知運行維護單位，由運行維護單位的運行維護人員負責查找并處理故障。

2 單相接地故障發生的原因

10kV配電線路在實際運行中發生單相接地故障的主要原因有裸導線在絕緣子上綁扎或固定不牢脫落到橫擔上，絕緣導線長時間與樹枝碰，導線在風作用下或導線舞動引起絕緣層的破壞從而發生單相接地;導線斷線脫落到地上或搭在橫擔上；配電變壓器高壓引下線斷線碰橫擔；設備單相絕緣擊穿或接地；用戶的跌落式熔斷器絕緣擊穿；絕緣子擊穿等。通過歸納和總結，結合蘇州供電公司2010年34例接地故障現象大致分為以下幾種類型：

1）金屬性接地。接地次數為15次，占整個接地故障次數的44%且多發生在饋電線路上。現象為:故障相電壓為零或接近于零，非故障相電壓上升為線電壓或接近于線電壓。2010年10月，某變發“10kV單接”信號，經過我運行人員查找發10kV某線某支線斷線，且電源側斷線直接在地面上，造成金屬性單相接地。

2）非金屬性接地。接地次數為7次，占整個接地故障次數的21%，且多發生在饋電線路上，接地現象為故障相電壓大于零，但低于相電壓，非故障相電壓大于相電壓而低于線電壓。2010年7月，某1線與某2線在故障搶修結束后恢復送電時發生某1線與某2線有接地信號，單獨送某1線或某2線時無接地信號，經過運行維護人員的查找發現故障是由于在一鋼桿上低壓裸導線（高壓由某1線供電）碰鋼桿引起。這起單相接地故障是屬于罕見的一個特例，而且搶修過程經歷了很長時間，給用戶的生活、生產用電帶來了一定的不便。

3）用戶原因：配電線路中用戶故障引起的單相接地次數為7次，占整個接地故障次數的21%，主要是由于用戶管理不善，引起高壓單相接地。在配電線路中用戶是占絕大多數的，一旦用戶設備發生單相接地故障往往也比較難找，在查找時需要先確定故障范圍，然后再分開用戶的跌落式熔斷器才能發現。

4）鐵磁諧振：發生次數為5次，占整個接地故障次數的14%，多發生在變電所，現象為：一相電壓下降（不為零），兩相電壓升高；或兩相電壓下降（不為零），一相電壓升高（或滿偏）。出現這類故障變電所往往會通知運行單位先進行10kV線路巡線，分段試送成功以后才能確認故障點所在。2010年11月某變電所Ⅰ段母線連續發出3次接地信號，而且是不同的10kV線路，在運行人員巡線沒有發現明顯故障點后分別試送成功。這類單相接地故障不是時常出現，但是一旦出現就會造成供電量的損失，給運行維護人員增加無形的工作量，給用戶造成無形的損失。

3 單相接地處理辦法

3.1 傳統處理方法

線路接地時，變電所運行人員在聽到告警鈴響后，會推拉確定具體的10kV接地饋路，然后電話通知運行維護單位查找故障點并處理。運行維護單位傳統的接地查找故障點處理方法可分為2種:經驗判斷法和推拉法。

3.1.1 經驗判斷法

一般情況下，運行維護單位在接到變電所某線路單相接地故障通知后，直接由運行維護人員分組對線路進行逐桿逐設備全面巡視，查找故障點，在無法確認明顯故障點的情況下，需要憑運行維護人員的經驗分析故障線路故障可能存在的點:有無存在未及時處理的樹害，設備的歷史運行情況，可能引起線路單相接地的點等，判斷可能引起的接地點，然后去現場進行確認處理，再試送電確認。

經驗判斷法的缺點：1）對運行維護單位的要求較高。日常管理基礎資料要詳實準確，并能實現動態管理，運行維護人員對線路環境、設備情況非常熟悉，否則經驗判斷就無從談起；2）在夜晚，由于光線不是很好，當發生接地故障，尤其是不完全接地時，往往很難查找到故障點；3）對特別情況，故障經驗法不適用。

3.1.2 推拉法

由線路運行維護人員對線路分段開關進行開斷操作，并同時用電話與變電所進行聯系，根據操作前后線路接地是否消失來確定接地點的所在范圍。圖1為××1線接線圖。假設××1線單相接地，首先由運行維護單位操作人員拉開分段1#開關，再用電話詢問變電所值班人員接地是否消失。

若接地消失，可判定接地點在1#開關以后;否則，可判定1#開關前段肯定有接地點（不能排除1#開關后段沒有接地點）。再拉分段2#開關，再詢問接地是否消失。然后再依次拉開3#開關，4#開關、5#開關，直至判定接地點的某一支線或干線某一段為止。

圖1 1線接線圖

推拉法普遍實用與10kV配網線路單相接地故障處理中，但對于極個別情況并不適用。還是以上圖為例，在我們處理單相接地故障的過程中曾經碰到過這樣的事例：2#開關跳閘，巡線沒有發現明顯故障點，試送電成功，后來接到調度電話××1線單相接地，拉開2#開關，接地信號無，拉開3#、4#、5#開關，合上2#開關，有接地信號，判斷XX支線及2#至3#開關干線有問題，登桿檢查，解開XX支線沒有發現故障，合2#開關，無接地信號，合3#開關無接地信號，合4#開關無接地信號，合5#開關有接地信號，拉開5#開關有接地信號，拉開4#開關有接地信號，拉開3#開關有接地信號，拉開2#開關有接地信號，拉開1#開關無接地信號，組織人員進行全線巡線，發現31#鐵搭上有搭頭有燒壞現象，處理完成后，依次合上1#、2#、3#、4#、5#開關，搭上××支線均無接地信號。

3.2 線路絕緣搖測法

線路絕緣搖測法適用在分段、分支開關較多，故障點難以查找，需要盡快恢復送電的線路上，尤其是對于電纜線路此方法比較實用。線路絕緣搖測可用萬用表或2500伏兆歐表測量每相線的絕緣電阻。線路絕緣搖測法實施前應首先確保無向試驗線路倒送電及產生感應電的可能。在將線路分段的兩側分別搖測絕緣電阻值，將搖測點兩側絕緣值進行比較，較低的一側應為故障段。這種方法既可對線路進行絕緣水平監測，總體掌握線路絕緣情況，又適用于傳統處理方法查找不出線路接地故障時的情況。按此法查找故障段每次可將故障范圍大致縮小1/2，故一般5次以內即可將故障范圍縮小到線路總長的1/32長度，大致可以找到故障點。

在用線路絕緣搖測法查找線路接地故障時，判斷故障段的故障相前，應確保線路配電變壓器和電容器均被可行斷開，否則，絕緣搖表示分別搖測的三相絕緣值其實是三相相通的絕緣值，比真正的單相絕緣值要小許多。對于架空線路而言，晴天搖測絕緣電阻時經驗值大于100mΩ為合格，若在晴天搖測中配電變壓器絲具沒有被拉開，則經驗值大于50mΩ即為合格;經驗是低于40mΩ為不合格，若測試中配電變壓器絲具沒有被拉開，則低于30MΩ即為不合格。對于電纜線路，如果某相對地絕緣電阻值在30千歐以下，則說明該相線有接地點；當電纜線路發生斷芯故障時，可將電纜線終端的三根相線和中性線并接起來，用萬用表在線路首端分別測量每兩相線之間和相線與中性線之間的電阻。如果電阻不大，則說明電路是完好的;如果電阻值高達數千歐，則說明電路有斷芯處;如果三相對中性線的電阻都是很大，而三相之間的電阻不大，則可斷定中性線有斷芯處。

圖2 ×2線單相接地

圖2為某日接變電所電話××2線單相接地，經過巡線沒有發現明顯故障點，由于當時是夜晚，為了盡快找出故障點，恢復送電。我們在搶修過程中就利用絕緣搖測法進行了測量，分開1#、2#、3#開關，在2#開關點兩側進行測量時，兩側的絕緣數值相差不大；在3#開關點兩側進行測量，2#與3#開關之間絕緣值為200mΩ，3#與4#開關之間為20mΩ左右，判斷故障點存在于3#與4#開關之間，組織人員登桿檢查很快發現干線上某桿上瓷瓶損壞，更換瓷瓶后恢復送電正常。

4 預防辦法

1）對配電線路定期進行巡視，主要是測量導線對接處線夾的溫度是否正常，檢查變壓器等設備的運行環境是否符合要求，看導線與樹木、建筑物的距離是否符合要求，導線在絕緣子中的綁扎是否牢固，拉線絕緣子安裝是否符合要求，導線交叉跨越距離是否符合規定等；

2）對配電線路上的變壓器、開關、避雷器等設備定期進行預防性測試，發現不合格及時更換或修理;對于平時運行中發現的設備缺陷應及時處理；

3）在配電線路上加裝分段開關及支線開關，有利于快速查找故障點，縮小故障范圍，減少停電面積和停電時間；

4）對于有條件的地區或單位在配電線路上使用高一電壓等級的絕緣子，提高配電網絕緣強度；

5）在變電所的配出線出口處加裝信號源，在配電線路始端、中部和各分支處三相導線上加裝單相接地故障指示器，指示故障區段。配電線路發生單相接地故障后，根據指示器的顏色變化可快速確定故障范圍，快速查到故障點。

5 結論

10kV配電線路單相接地故障是配網中故障率較高的一類，這類故障對變電設備和配電網的安全、經濟運行有較大影響，應在實踐中總結經驗，并積極應用新技術、新設備，預防單相接地故障發生，發生后盡快查找和消除故障點，提高供電可靠性，減小對人身和設備的危害，從而保證電網的安全、經濟和穩定運行。

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