配電線路單相接地故障分析

謝桂雄

（廣東電網公司 潮州供電局，廣東 潮州 521000）

隨著農村電網改造工程的實施和不斷進行，在農村配電線路中逐漸引入了非接地的“三相三線”電源，從而大大加強了電力設備的供電穩定性，也大大減少了線損發生的概率，使得配電線路的絕緣程度能更好地受到控制，同時減少了跳閘率。但在這種配電線路供電模式的實際操作中，往往會出現單相接地故障，從而對安全性造成了一定的隱患，會在一定程度上影響變電設備和配電網的正常運行。本文根據作者多年的工作經驗，對農村電力設備出現故障的原因進行深層次的剖析，對影響配電線路正常運行的變電站設備及單相接地的故障處理方法進行相關的討論，并對為預防網絡而采用的新技術、新設備及新方法作簡要介紹。

1 單相接地故障的相關原因分析

很多情況下，單相接地故障情況幾乎都發生在一相導體上，一旦發生這種情況，電流將通過埋在土中的接地點在大地中竄行，這樣就導致了單相接地故障的形成，這是發生機會最多的一個電氣故障，它的危害在于三相平衡系統破壞，故障相電壓將增加到原來的數倍，可能引起非故障相邊緣損傷。

在實際操作中，農村配電線路由于結合或固定絕緣線是不穩固的，經常出現掉臂、斷線落地或脫落在地面的情況，這也是單相接地故障的主要原因。此外，高壓配電變壓器導線出現斷裂現象；高電壓繞組單相配電變壓器的絕緣裝置被破壞；配電變壓器上避雷裝置或者其他的熔斷裝置被破壞； 同桿架設導線上拉線的一端受到危害而脫落，從而搭在下排的導線上面；分支熔斷絲絕緣擊穿；絕緣故障；其他受到雷電破壞的情況；樹木短接等，這些情況基本上很多地方都可以見到。在上面談到的這些因素中，導線斷線、絕緣擊穿短路和樹木短接這三者是引起單相接地故障發生的最關鍵的三個因素。

在小電流接地系統中，單相接地的故障較為常見。根據很多調查顯示，雨、風和雪等惡劣天氣條件是發生單相接地故障頻率最高的天氣因素，在這些環境中單相接地故障發生的幾率直線上升。根據湘橋供電局的調查數據，2011年出現的28 次電路故障情況中，單相接地故障占了9 次。2012年出現的27 次電路故障情況中，單相接地故障占7 次。一般來說，單相接地故障發生的時候，相對較低的電流就會造成兩相電壓故障逐漸增多，但由于線電壓在這個過程中依舊是對稱的，因此它們對設備供電穩定性產生的影響是緩慢進行的，系統還是可以正常運行1～2 個小時，這也是小電流接地系統的最大優勢所在。但是，一旦故障發生后，電力系統運行的時間過長，就會對運行的變電設備和配電網帶來很大的影響，會留下很大的安全隱患。

2 單相接地故障產生的危害及影響分析

單相接地故障會嚴重影響到變電設備和配電網，也會對許多的電力設備產生危害，具體表現在以下幾個方面：

（1）給變電站設備帶來的危害。配電線路單相接地故障出現之后，會使得變壓器鐵心飽和，勵磁電流增加，一旦長時間保持這樣的情況，會嚴重損害電壓互感器。而且單相接地故障發生時，諧振過電壓也會變成正常電壓的數倍，危害變電設備的絕緣功能，嚴重的甚至導致電氣設備絕緣磨損，導致出現更多的安全隱患。

（2）給配電設備帶來的危害。在發生單相接地故障時，可能會引發間歇性電弧接地的出現，從而形成諧振過電壓，這些情況都可能會進一步破壞線路絕緣擊穿絕緣，造成更為嚴重的短路事故。同時可能燒壞避雷器，導致線路絕緣被擊穿，嚴重的話甚至會發生電氣火災。

（3）給配電網帶來的危害。假設較大的單相接地故障發生時，區域電網系統的穩定性會被嚴重破壞，導致更多的事故。

（4）給供電可靠性帶來的危害。一旦出現單相接地故障，對配電線路的人工選擇必須要重視，要盡可能地繼續維持不中斷正常的電力供應，盡可能地減少對系統可靠性和穩定性的干擾。此外，一旦出現單相接地故障，要及時發現和消除故障，保證電力正常的用戶。而且，判定故障點和排除故障的時間盡可能縮短，否則會造成大幅度的停電，對供電可靠性的影響很大。

（5）給人體帶來的危害。鋼絲層這種單相接地故障時，如果接地線不停，行人和巡線人員的安全隱患就會存在，很可能導致一些傷亡事故。

（6）給線損帶來的危害。一旦出現單相接地故障，配電線路接地就會或多或少得到一定程度上的排放，在短時間內會造成大量的電能流失。按照基本的規程規定，運行一段時間 （小于2h），將導致更大的電能損耗，而且也會形成很大的安全隱患。

3 單相接地故障的判斷方法和與防范方法分析

雖然不同線路的接地故障外在表現略有不同，但都可以根據單相接地故障的特點來進行判斷。

3.1 單相接地故障的判斷方法分析

單相接地故障的判斷方法主要在以下三個方面：電壓互感器、高壓熔斷器、接地信號。一旦出現單相接地故障，必有一端產生相對較低的電壓，從而使得兩相升高，但是線電壓依然是固定不變的。在這種情況下，高壓熔斷器一相會熔斷，為相電壓降低，另兩相不會增加，線電壓下降。

在系統三相參數不均衡的情況出現的時候，補償消弧線圈調整不當，但調到倒操作模式時，會發生一個接地信號。這種情況經常發生在操作系統的運作模式上，報告調度時要注意相互聯系，消弧線圈功率，調整分接所在的開關，其次重新輸入，采用反向操作模式。

在空載母線處，很大幾率會感應出鐵磁諧振過電壓，出現接地信號。在實際操作時也會遇到這種現象，一旦出現可以立即發送線，破壞產生諧振的條件，從而從根本上杜絕諧振的產生。

3.2 單相接地故障的檢測裝置分析

當前較為先進的絕緣監測裝置，一般都是使用三相五柱式電壓互感器和電壓繼電器，繼電器和監測儀器。它有五個核心柱，有一組原繞組和二組副繞組均繞在三個中間柱上，連接方式為ynynd。這種連接模式的優勢在于：一次級繞組不但能測量線電壓，還能精確地測量相位電壓；二次繞組接成開口三角形，可以反映零序電壓。網絡信號無誤時，對三相電壓的第一雙繞組是對稱的，開放的三角形開口端理論上無電壓，當網絡單相接地金屬（假設），網絡中出現零序電壓。非金屬性單相接地故障發生在網絡，在開口處兩端同時感應電壓。所以，當操作電壓時，電壓繼電器的開端，電壓繼電器和信號繼電器都會正常運行，從而發出聲光信號。相關人員可以根據信號和電壓表，了解到接地故障的相關情況，同時清楚接地相別，然后向調度員報告。這里有一點必須要強調的是，絕緣監測裝置要和總線共享。

3.3 單相接地故障的防范方法分析

通常情況下，可以通過以下幾種方法進行防范配電線路單相接地故障，盡可能地減少單相接地故障的發生幾率。

（1）對配電線路要定期檢查，主要是看距離樹木，電線的大小，絕緣體結合電線的安全性，絕緣子固定螺栓松動的情況，電纜螺栓松動的情況，拉線是否故障或斷股，導線垂度太大或太小的情況。農村配電線路分支熔斷器安裝時，通過排除法盡可能縮小故障范圍，減少停電面積和停電時間，在最短時間內確定故障點。

（2）每隔一段時間都要檢測一次配電變壓器，維修或者及時更換達不到標準的配電變壓器。定期進行相關的絕緣測試，對配電線路分支熔斷器的絕緣子、避雷器等設備，及時更換達不到標準的部分。通過在配電線路電壓等級更高的使用提高絕緣子，提升分布網絡絕緣強度。

3.4 單相接地故障發生的排障方法分析

一旦出現單相接地故障的情況，相關的維修部門必須及時地組織專業人士巡邏線路，盡快精確地判斷出故障點。在判斷和尋找故障點的過程中可以對整條線路進行科學合理的分片、分段、分設備，還可以用“排除法"來查找，并結合絕緣搖測、推桿檢查等方法，在最短的時間內確定故障點并及時消除故障。假設上述方法還是無法判斷出故障點的所在，可以向上級申請調度傳輸時間，進行故障線路的試驗，如果成功的話，可能出現了其他未知的情況；不成功，則使用“排除法”繼續搜索，直到發現和消除故障。

4 小結

在實際操作中，往往會出現各種因素的單相接地故障事故。故障發生后，電力系統運行的時間過長，就會對運行的變電設備和配電網帶來很大的影響，會留下很大的安全隱患。但是配電線路單相接地與電氣設備的穩定性和可靠性密切相關，一旦出現故障就會對配電網的正常運行產生很大的隱患，因此我們一定要仔細剖析故障原因，學習科學的判斷方法，引入更加先進的裝置，預防發生單相接地故障，以確保電網運行的安全性和穩定性。

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