10kV配網單相弧光接地故障及調度處理建議探究

黃小明

10kV配網單相弧光接地故障及調度處理建議探究

黃小明

（國網福建南安市供電有限公司）

對于10kV配電網而言，單相弧光接地故障是影響其安全運行的一大威脅，加之單相弧光接地故障的發展速度較快，因此，怎樣在故障發生的最初階段便有效控制并隔離故障，是決定電網安全運行的關鍵。本文就10kV配電網中單相弧光接地故障及其調度處理進行兩條一定的探討，旨在加強對此類故障的預防與處理。

10kV；配電網；單相弧光接地故障；調度處理

1 弧光接地故障存在的危害

電力系統可分為大電流接地系統與小電流接地系統，其中小電流接地系統主要包括高阻接地，消弧線圈接地以及不接地等。我國3～66kV電力系統大多數采用中性點不接地或經消弧線圈接地的運行方式，也就是小電流接地系統，10kV配電線路屬于小電流接地系統[2]。系統電容電流遠遠未達到繼電保護跳閘的整定值，因此，當小電流接地系統出現了單相接地故障時，故障系統并不會立即跳閘停止運行，而是會在一定時間內依然保持運行狀態，并且在運行時，中性點電壓位移會使非故障相電壓升高成線電壓，若是無法及時找到故障并隔離，很容易會進一步發展成單相弧光接地故障，特別是當電纜線路上出現故障時。在實際運行過程中，10kV配電線路經常發生單相接地故障，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。由于單相接地故障引發的危害主要表現在：

（1）對變電設備的危害。出現單相接地故障后，母線上的電壓互感器鐵芯會呈飽和狀態，并增加磁電流，若是依然長時間持續運行，會燒毀電壓互感器，使設備受損，引發大面積停電事故。另外，單相接地故障還可能引發諧振過電壓，并且是超出正常范圍幾倍的壓值，對于變電設備的絕緣存在嚴重的安全隱患。甚至于擊穿變電設備絕緣，從而發酵成更大的安全事故。

（2）對配電設備的危害。單相接地故障可能引發間歇性弧光接地，并進一步發展成為相間短路等故障，還可能燒毀部分配電變壓器，并引發電氣火災事故。

（3）對供電可靠性的影響。單相接地故障還會降低供電的穩定及可靠性，在發生故障后，就必須進行人工選線以及發生單相接地配電線路的停運等舉措，在這個過程中，不得不中斷正常供電，用戶的用電得不到良好保障，尤其是在大風大雨等惡劣天氣下，可能會造成長時間且大面積的停電，更不利于供電的穩定與可靠性。

（4）對線路的影響。由于配電線路接地直接或間接對大地進行放電，因此，在發生單相接地故障時，電能消耗較大，而其運行時間被依規定被限制在2h內，還可能會加重電能損耗，并使設備受損甚至是燒毀設備。

（5）電弧燃燒會產生很高的溫度，不利于電氣設備的安全，也可能危及到周邊的人和物。

2 單相弧光接地故障的發生原因

很多因素都會導致10kV配電網單相弧光接地發生故障，其中可主要歸結為兩類。一種是自然因素，當雷擊斷線或者避雷器被擊穿時，小動物可能破壞到配變高壓的引下線，配電網線路上還會存有一些漂浮物。再就是人為因素，由于維護不到位或者是蓄意的破壞，都會使其發生故障，尤其是因維護工作不到位會加大故障發生率。如導線在絕緣子上未綁扎牢固而使其掉落在地或者是搭在橫擔上；未及時清理鳥類筑巢留下的痕跡；對于線路沿線額樹枝與藤蔓也沒有及時進行裁剪；沒有及時清理已經臟污或是受損的絕緣子等[3]，這些因素都會增加單相弧光接地故障的發生幾率。

中性點非有效的接地方式，也被稱為小電流接地，是10kV配電網中被使用得最多的一種接地方式，單相接地之后可以不立即執行跳閘，具有較強的供電穩定性與可靠性。但是這種接地方式也有其一定的缺陷，即在單相接地發生后，會立即跳閘，雖然這能在一定程度上起到保護線路的作用，但也極容易引發停電事故。中性點非有效接地中，主要又分為三種接地，即中性點不接地、中性點諧振接地及中性點經高電阻接地等。其中的中性點不接地方式，在不出現永久性單相接地短路故障的前提下，即便有故障也能帶著故障運行1h左右。

3 單相弧光接地故障的預防與處理

3.1 故障預防措施

很大程度上，均可通過有效的預防措施降低甚至是避免10kV單相弧光接地發生故障，在對其進行預防措施額處理過程中，往往會采取到這三種預防措施：①重視線路巡視，及時清理通道，在日常運行時，對于導線和樹木以及建筑之間的距離要隨時予以檢查，確定其是否足夠安全，同時還應查看桿頂和橫擔上面是否留有鳥巢及其他異物，確定絕緣子的整潔及完好性等，一旦發現一以上這些情況，需及時處理干凈，以保證線路通道的順暢及其安全性。②對于線路中各項設施的絕緣性能應定期進行測試，如絕緣子、避雷器和分支熔斷器等，發現其存在安全隱患時應即刻予以解決，同時，及時更換或維修不合格的設施。③某些線路設備較容易發生故障，因此需及時對其進行改造，如，可采用耐臟污和耐壓級別更高的絕緣子，采用金屬氧化物避雷器，將熔斷器與分支斷路器安裝進配電線路[1]。另一方面，將單相接地故障指示器裝在諸如配變出口以及線路初段到分支處的各個線路節點上，當出現故障時，故障發生的位置便可通過信號顏色來做出較為準確的判斷，以加強故障處理效率。

3.2 故障定位和選線方式

由于中性點非有效接地方式是10kV配電網中使用最為廣泛的一種接地方式，因此當出現單相接地故障時，應立即查明各類故障的分支及其故障點，并在配電網供電可靠性不會受到影響的同時，準確定位出單相接地故障及其選線方式，然而在這個過程中存在的難題同樣也是電力行業發展中的一大難點。在實際運行過程中，各項設備往往只有25%左右的正確選線率，當發生接地故障時，通常可借助逐條線路拉閘停電的方式來進行選線，此種方法具有較高的準確性，但相對來說，其所需的時間也更長，且供電影響范圍波動大，很難達到當前配網自動化發展的要求。因此，想要更好解決目前配電網中的選線問題，關鍵便是要加強對配電網自動選線裝置的開發及其應用。

配電網選線方式目前主要有基于單一依據、融合多判據選線以及基于圖像與統計及形態等學科等三種選線方式。①基于單一判據選線方式，其中又主要包括有基于穩態分量、暫態分量以及注入信號等方式。②融合多判據選線方式，其中又主要包括有Bayes估計法及粗糙集理論等方式[4]。③基于圖像與統計及形態等學科的方式，其中要特別注意的是，配電網中的自動選線裝置無法良好適應突發的各種狀況，很大程度上會導致其工作時出現誤判問題，這就需要不斷的積累經驗，加強對分斷與絕緣遙測等傳統方法的確定，同時，通過經驗準確判斷出故障的產生原因。而若是不熟悉各線路，發生故障時，便無法及時判斷出故障發生的具體位置。因此，必須在日常工作過程中，加強對相關方面的經驗積累，能全面了解與掌握配電網中的各個線路，這樣才能在發生故障后的第一時間找到故障接地點，從而以最快速度解決故障，確保生產的正常運行。另外，在判斷接地故障時，往往會使用搖表來測量線路的絕緣電阻這一方式，并且也取得了不錯的成效。

3.3 故障處理措施及調度處理

應及時處理配電網單相弧光接地故障，避免發生更嚴重的問題，同時，調度人員應做好檢修人員的工作安排及規劃，及時調配好檢修人員，使其能有序且有效的排查故障，確定故障發生點后，及時轉移故障，之后將開關斷開隔離故障，并依次拉掉故障側設備的閘。如，若是電網調度系統不斷顯示母線反復接地且持續性出現復位的信號，消弧線圈出現位移過限及設備故障，便可知電弧接地出現故障[5]。與此同時，還會隨著母線上電容器發生過電壓保護現象，既可確定出現了單相電弧接地故障，根據其故障的發生與保護原理而言，處理這類故障時應特別注意這三點：①對于小電流系統，應嚴格把控好其電纜的選擇及數量的配置。電弧接地時，出現故障的電纜線上電容電流往往很大，十分有利于配置小電流電網內的線纜，因此，這個時候進行小電流選線裝置的選擇，其結果往往更盡如人意。②加大對電纜故障的測尋力度，之所以發生單相弧光接地故障，多半是因為固體絕緣介質的積累性損傷所致，可以說與電纜故障息息相關。③在單相弧光接地時，存在著十分嚴重的過電壓問題，且這種問題對壓變及電容器的運行存在很大的安全隱患，因此，必須重視并加強對相關壓變及電容器運行狀態的監控。

4 結束語

綜上所述，伴隨著我國經濟的騰飛，電力行業也因此獲得較大的發展，隨之而來的還有各種各樣的故障問題，而配電網單相弧光接地作為其中比較經常出現的故障，加強對其的預防與隔絕以及處理，能夠大幅度提升供電可靠性。作為電網運行人員，既要加強對設備的維護與管理，還應通過有效的判斷出故障產生原因，從而及時處理與解決故障，避免給電網造成更大的損失。

[1]林常真，商云龍，陳寧.配網接地故障概率計算模型的建立及應用[A].企業基礎管理與管控模式創新——2015全國電力行業企業管理創新論文大賽獲獎論文[C].2015：2.

[2]吳文權.淺談10kV配電線路故障分析及防范措施[A].同行，2015，9（上）：2.

[3]冉銳.弧光接地過電壓的快速識別與抑制研究[D].重慶大學，2010.

[4]李文波，劉孟.10kV單相接地故障分析及預防[J].中國電力企業管理，2011，22：108.

[5]黃強.配網弧光接地故障及應對措施[J].計算機光盤軟件與應用，2012，09：84～85.

TM862

A

1004-7344（2016）31-0128-02

2016-10-19