10kV配網單相接地故障分析及處理措施

梁偉聰

摘要：單相接地是10kV配電網常見故障，由于目前普遍采用中性點非有效接地方式，雖然減少了故障停電時間，但故障準確選線不太容易。文章針對這種技術特點分析了單相接地故障的成因，探討了有效預防與處理的措施。

關鍵詞：10kV配電網；單相接地；故障處理

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）35-0125-02

單相接地故障是配電網最常見的故障之一，據介紹由單相接地或母線故障引起的停電事故率達到70%。一旦發生接地故障將會對電力系統以及人員造成危害。配電線路母線上的電壓互感器可能因有害的零序電流而燒毀，配電設備會由于間歇性的弧光接地以致諧振過電壓而損壞，導線落地未及時停運線路也會對過往行人及巡視人員的人身安全構成巨大威脅。所以，快速、有效地解決單相接地故障成為保證配電網安全可靠運行的關鍵。引起單相接地的原因和“癥狀”多種多樣，有些故障表現得非常隱蔽，這給巡查、處理帶來相當難度，因此通過對單相接地故障的分析可以更好地判明原因，并有助于故障的處理和解決。本文從分析10kV配電網單相接地故障成因入手，探討了預防和處理措施。

1 110kV配電網接地保護方式與單相接地故障成因

1.1 接地保護方式

目前，配電網中性點接地主要采用中性點有效接地與中性點非有效接地兩種方式。10kV配電網通常采用中性點非有效接地方式，這種接地方式也稱為小電流接地方式，在發生單相接地后允許不立即跳閘，因而在保障供電可靠性方面優勢明顯。而中性點有效接地方式發生單相接地時會立即跳閘，雖然有利于線路安全，但也引起了停電事故。

中性點非有效接地包括中性點不接地、中性點諧振接地（經消弧線圈接地）、經高電阻接地等方式。以中性點不接地方式為例，只要不發生永久性的單相接地短路故障，可以帶故障運行0.5～2h。但如果發生了間歇性弧光接地，它引起的諧振過電壓可以達到相電壓的2.5～3倍，這足以導致非接地相絕緣擊穿并形成相間短路。如果接地故障繼續發展至穩定性弧光階段，則其產生的高熱極易燒毀設備。而且在持續接地狀態下，非接地相絕緣加速老化，也很容易演變為兩點甚至多點對地短路，引起更嚴重的事故。因此，中性點非有效接地方式迅速判明故障并消除故障是確保線路、設備安全的前提。

1.2 單相接地故障成因

引起10kV配電網單相接地的原因很多，一部分是自然原因，如雷擊斷線或避雷器被擊穿，配變高壓引下線被小動物破壞，樹枝、塑料袋等漂浮物被風帶到線路上等；但更多的是維護不到位或人為破壞所致，如導線在絕緣子上綁扎不牢而致落地或搭在橫擔上，鳥類筑巢長時間未得到清理，沿線路通道樹枝、藤蔓未及時裁剪，絕緣子臟污、破裂沒有及時清理、更換，汽車誤撞、工程施工誤傷、風箏掛線、砍伐樹木誤碰導線等等。在上述各種原因中絕緣子擊穿、導線斷線、樹木搭接引發了80%以上的單相接地故障。

2 10kV配電網單相接地故障預防與處理措施

2.1 單相接地故障預防措施

對于引發單相接地故障的原因，大部分可以通過采取預防措施進行避免或減少故障發生率，具體措施如下：（1）加強線路巡視和清理通道。檢查導線與樹木、建筑之間的距離是否安全，查看桿頂、橫擔之上是否有鳥巢、異物，檢查導線在絕緣子上的綁扎是否牢固、絕緣子是否有臟污破損、導線垂弧是否太大等，發現問題及時處理，保證通道暢通和線路安全。（2）定期測試線路中絕緣子、避雷器、分支熔斷器等設施的絕緣性能，發現隱患及時消除，維修或更換不合格的設施。（3）對容易發生故障的線路設備進行改造，如絕緣子采用耐臟污性能好耐壓等級更高的絕緣子，避雷器采用金屬氧化物避雷器，配電線路加裝熔斷器、分支斷路器，檢修或更換不合格的配變等。

2.2 單相接地故障定位與選線方法

10kV配電網采用中性點非有效接地方式，發生單相接地故障后只有及時準確地檢測出故障分支及故障點，才能迅速排出故障，但在不影響供電可靠性的前提下正確地定位和選線一直是電力領域尚未完全解決的難題。實際運行中的正確選線率只有20%～30%，最理想情況下也只能達到70%～90%。這是小電流接地方式故障特征不明顯，兼之負荷諧波干擾與選線方法不完美等多種因素綜合影響所致。傳統的方法是通過逐條線路拉閘停電來選線，雖然準確率高，但在城市配電網日趨復雜的現狀下，采用這種方法不僅耗時多，供電影響范圍大，而且根本無法適應配電網自動化的要求。所以，開發自動選線裝置并應用于現場是解決這一問題的主要出路。

目前，采用的選線方法主要有以下三類：（1）基于單一判據的方法，包括基于穩態分量的方法、基于暫態分量的方法以及基于注入信號的方法等，每一種根據信號分量的不同，又可細分多種方法，如基于穩態分量的方法包括零序電流基波比幅比相法、零序電流諧波法、負序電流法等。（2）融合多判據選線方法，如Kalman濾波法、Bayes估計法、D-S證據推理法、專家系統推理法、聚類分析法、神經網絡、模糊集理論、粗糙集理論等。（3）基于圖像、統計、形態等學科的方法，如基于聚類算法的方法、基于相關分析的方法、基于形態學的方法等。

但是，自動選線裝置難以適應各種情況，而且也存在誤判的可能，因此很多時候仍然需要通過經驗、分斷、絕緣搖測等傳統方法進行確定。經驗判斷要能夠發揮作用，必須靠平時勤于維護和積累資料，所謂“養兵千日，用在一時”，只有對各條線路了如指掌，對其“脾氣秉性”心知肚明，才能準確判斷接地點。如對線路不熟悉或故障不明顯，則應逐桿巡查。采用搖表測量線路的絕緣電阻以判斷是否存在接地故障，這種方法是最后的也是最準確的方法。根據統計，10kV配電網絕緣子絕緣不良引起的接地故障次數與偶然原因引起的接地故障次數比例大概為7∶1，說明在排查單相接地故障時應重點檢查絕緣子的絕緣性能。另外，在線路節點如配變出口及線路始端、中部、分支處裝設單相接地故障指示器，利用信號顏色判斷故障點也是簡便易行的方法。

2.3 故障處理措施

對于單相接地故障的處理，檢修人員應在調度人員的指揮配合下開展排查，一旦確定故障點，首先應轉移負荷，再斷開開關隔離故障，然后把故障側設備閘刀開關依次拉下。經匯報請示批準后，開展故障設備的檢修工作。如果故障點發生在母線上不能隔離，則需要采取停電檢修方式。

檢查和處理接地故障，安全方面的措施必須保證。發生接地故障時，在室內距故障點4m范圍內，室外距故障點8m范圍內，都不允許任何未穿戴保護服裝的人員進入。如需進入故障范圍檢查，必須穿上絕緣服，戴上絕緣手套，并使用專用工器具。不停電接地運行時，必須密切監視設備狀況，防止故障擴大燒毀設備。

3 結語

提高供電可靠性與降低配電網單相接地故障率都是電力部門努力的方向，由于單相接地故障準確選線是國際性難題，短期內不大可能有完美的解決方案，在維修實踐中仍然需要仰仗一些傳統的方法，因此在維修工作中需要不斷總結和提高，以達到縮短故障時間，盡快恢復供電的目的。

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