風電場35kV線路單相接地故障處理及防范措施分析

高源

摘要：用電穩定與安全關系到千家萬戶與電場的發展，如何解決單相接地故障成為首要任務。本文通過分析研究35kV線路在接線方式，線路的保護措施以及如何減少單相接地時故障發生的次數，對單相接地故障的處理以及防范措施做出一定的總結，提高用電穩定與安全，保障電力企業發展。

關鍵詞：35kV線路單相接；故障處理；防范措施

風電場35kV線路在運行過程中經常發生線路單相接地故障，尤其是在大風、雨雪天氣及鳥類活動、人類活動頻繁的區域，給居民用電穩定安全帶來隱患，嚴重對輸電設備造成損害，給電場的發展及盈利帶來損害。

一、風電場升壓站主接線方式

110kV升壓站變壓器組的鏈接方式如上圖所示，采用圖上連接方式的具體解釋為保護1的安裝位置為了對母線進行保護，后備保護是對符合電壓進行閉鎖，定時進行過流保護。保護2是針對主變的主要保護措施，保護3是主變各35kV出線的保護措施。

110kV升壓站變壓器組主要的連接方式要求的保護原則為對于保護1的電流速斷保護動作數值的大小是根據其躲過變壓器二次側時，最大短路電流數值來進行整定的，其具體動作時間根據實際保護配置情況設定。從而使得線路如果發生類似短路故障同時，變壓器發生跳閘動作。

二、35kV線路保護配置

可靠性、選擇性、快速性、靈敏性是對繼電保護的基本要求。35kV系統在發展過程中供電半徑越來越小，變壓器容量越來越大，系統短路容量不斷上升。

加裝電壓閉鎖元件可以有效地保護35kV的輸電線路。因為在采用了電壓閉鎖元件后，輸電線路的可控性就得到了提高，工作人員在平時就可以通過控制元件的保護水平，進而大大提高線路的安全性。但是加裝電壓閉鎖元件也是有著其局限性，因為增加一個閉鎖元件，輸電線路保護拒動的可能性也就會隨之提高。

另外加裝低壓母分BZT也可以在一定程度上改善輸電線路的安全狀況，保護動作電流可以通過計算得出恰當的一個值，從而用得到的值來對電路進行設置，這樣就可以提高電路保護的靈敏性與性能。其缺點在于，老變電站加裝母分BZT需加大安裝支出，還要考慮屏位問題。另外，兩主變分列運行的可靠程度低于并列運行，一臺主變故障后，BZT不能正常工作，則一段母線會斷電。

三、35kV單相接地故障現象及保護動作情況

單相接地故障常見的現象及動作保護情況有五種。

一是當出現一相不完全接地時，也即是說故障相的電壓出現了異常性的降低，進而使得其他相位的電壓出現增高，這樣一來就會觸發繼電器的警報功能，提醒工作人員出現了故障。

二是當線路出現完全接地的現象時，這時候就會形成故障相電壓突然變為0的現象，而且非故障相也會受此影響，電壓持續增高，達到與線電壓相當的程度，甚至會超過線電壓的數值，在這種情況下，繼電器也會產生動作，發出警報。

三是當電壓互感器出現問題時，即該設備高壓側出現斷線或者其他元件燒斷的現象時，這使得電壓也會出現不正常的顯示，故障相的數值顯示沒有回到零位，這就是由于線路中故障時電壓表形成了串聯回路，這樣一來真實的電壓沒有顯示，就是使得繼電器出現誤判，啟動并發出接地信號。

四是其他元件的干擾，如果在整個輸電系統的某些容易受到干擾的位置上加裝了一些容性和感性的參數元件，這就可能會導致繼電器產生失靈，進而發出錯誤的接地信號。

五是空載母線虛假接地現象，這種情況出現后，線路中的三相電壓可能就會失去平衡，進而導致電路發生故障，但是將其中的一條線路接地后，這個問題就會自行解決。

四、故障處理及與預防

（一）事故影響

單相接地故障在整個35kV電路系統的運行中可以算是動作最頻繁的故障。

在實際生活中，大風天氣攜帶的物品不慎落在線路導線上，會造成線路單相接地或相間短路，鳥巢搭接或是絕緣子擊穿會造成線路單相接地故障。而且單相接地事故會引發較為嚴重的后果，特別是在生成諧振過電壓時，這種情況可能就會使得絕緣設備發生失效，進而導致電流燒毀電器元件，發生更大面積的電力故障，這樣一來的損失是非常大的。

另外間歇性弧光接地也是該故障所帶來的危害之一，在這種情況下，諧振電壓也可能會隨之出現，其較大的電壓會對變電絕緣設備造成威脅，嚴重情況下擊穿變電設備絕緣，造成嚴重短路，進而會使得各種電器元件被燒毀，甚至會引起火災，對配電設備及周圍群眾生命財產安全帶來隱患。

單相接地的故障發生后，一方面會影響人民的正常生活，而且無論是故障地點還是正常地點，都需要進行斷電工作，這樣才能保證工作人員的生命安全；另一方面，在發生單相接地的故障后，工作人員需要進行詳細的排查線路，這就無法保證后續供電的穩定性，特別是在氣候惡劣，條件艱苦的山區，林區地帶，查找和消除故障所花費的時間也比較長，這樣就會造成經常性的停電，給人們的生活帶來諸多的不變。

據數據顯示，每年的單相接地故障都會導致線路較長時間無法進行正常供電，因為此故障所減少供應的電量能夠達到十幾萬度。在事故發生時，配電線路釋放出大量的電能，引發電能損耗嚴重影響供電企業的供電量指標和經濟效益。

（二）事故原因

單相接地故障無論是對電力公司還是普通群眾，危害都是巨大的，在進行故障處理與預防前，先明確故障出現的具體原因，在實際生活中單相接地故障產生多源于人類活動影響及自然天氣的干擾。常見的故障原因有以下幾種：

（1）導線斷線脫落

（2）導線在絕緣子中的捆綁固定不牢固

（3）大風導致輸電線路與建筑物的距離過近

（4）電壓異常導致變壓器出現斷線故障

（5）配電變壓器的絕緣部分出現損壞

（6）絕緣子被異常的電流擊穿損壞

（7）熔斷器的絕緣部分出現損壞

（8）導線上層一端脫落，落在下排導線上

（9）線路落雷

（10）鳥類活動

（11）樹木種植通道不暢，樹木樹枝接觸導線

（12）大風天氣帶起的漂浮物

（13）風箏、飛行器或人為破壞

（14）其他不明原因或偶然情況

上述十四種原因6、10、11、12、13四種情況占事故原因八成以上。

（三）事故處理

當事故發生時應立即做出應對措施降低損失。處理上，要遵從基本處理要求與原則，首先是要保護好人身安全，無關人員不得接近單相接地故障地點，當故障點處于室外時，應至少保持8m以上的距離，在室內時，應至少保證4m以上的距離，在進入區域內之前，要求檢修工作人員佩戴絕緣手套，穿著專業絕緣靴，使用專業的絕緣工具。做好安全措施，保障人身安全，避免更嚴重的損失。其次盡量降低停電范圍，減少對群眾用電的影響，工作人員在尋找故障點時，應該有技巧的先去排查經常出現故障的地點，然后再排查其他位置，然后試拉線路短、負荷重、分支少、用電性質重要的線路，而且在開始檢修電路前，一定要通知用電范圍內的住戶，將注意事項告知他們，防止出現不必要的損失。而且當電壓互感器高壓熔斷件熔斷時，一定要在線路中安置新的熔斷器，防止檢修時突然通電，燒壞其他元件。

事故處理方面，首先當事故發生時，值班人員應立即響應，先做好記錄進行上報，等待命令調度。在趕往事故現場后，首先對變壓設備和配電設備進行故障分析，如果升壓站內沒有發現異常，則開始排查35kV線路上的問題，巡視時注意桿塔上的鳥巢、避雷器、絕緣子、線路上的異物等。在找到故障線路后，應馬上向當值值班長進行匯報，停電做好安全措施后，交由專業檢修人員進行故障消除，這樣就可以盡快的恢復供電。

（四）事故預防

針對單相接地故障的原因，做好單項接地故障的預防工作。在35kV線路的電線塔、電線桿架設前期要考慮周邊環境及鳥害影響。架設位置應遠離建筑物，避免電線脫落、搭線對居民出行活動造成安全隱患。架設處盡量避開鳥類遷徙路徑及鳥類活動聚集地，如果必要在類似區域進行架設則應加裝鳥類驅逐器，原理是轉動的鏡子反光，可使鳥類收到驚嚇。安裝后，應做好與當地居民溝通協商工作，對于線路下的樹木及時進行修剪，修剪的過程中同樣保障工作人員的人身安全。加強安全教育與宣傳工作，尤其是不要在線路周圍放風箏，使用無人機等。暴風、雨雪天氣加強人員監管與巡查，及時發現溫度異常的絕緣子或有異響的避雷器，如線路上有異物，則應使用絕緣桿取下線路上的飄落物，發生故障時第一時間進行解決。對老線路進行更新，加強監察力度。

五、總結

供電線路安全關系到電力公司及千家萬戶，單相接地故障問題是供電環節上經常出現的問題。電力部門要加強監管與宣傳，做好監管，保障作業人員及群眾人身安全，才能居民用電的安全穩定，降低電力公司損失，保障盈利與發展。

參考文獻：

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