10kV配電線路單相接地故障研究

張慶龍 鮑大明 徐東華 謝凱

摘 要： 在整個配電系統(tǒng)當(dāng)中最常見的故障就是 10 kV 配電線路的單相接地故障，這對我國城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活用電的穩(wěn)定性造成了比較嚴(yán)重的影響，并且當(dāng)電網(wǎng)的負(fù)荷發(fā)生了變化或外部天氣和環(huán)境發(fā)生變化時，最容易導(dǎo)致故障的發(fā)生，其中導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因就是單相接地。所以，分析了導(dǎo)致 10 kV 配電線路的單相接地故障發(fā)生的主要原因，并闡述了針對此故障的最佳處理方式，從而保障 10 kV 配電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 10 kV 配電線路；配電系統(tǒng)；單相接地故障

10kV配電線路是電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，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(tǒng)。單相接地，是電力系統(tǒng)發(fā)生概率最大的故障之一。筆者日常接觸較多的是10 kV配電線路，現(xiàn)結(jié)合工作中遇到的單相接地及分析處理情況進(jìn)行探討。

1、10 kV 配電線路單相接地故障的主要表現(xiàn)

10 kV 配電線路發(fā)生單相接地故障的主要類型可以按接地時間的長短分類，主要可以分為穩(wěn)定性接地和間接性接地兩種。如果按照接地媒介來進(jìn)行區(qū)分，可以將其分為金屬性接地以及非金屬性接地兩種。穩(wěn)定性接地主要可以分成完全接地以及不完全性接地兩種，如果配電線路只是單相由金屬與大地進(jìn)行連接時，就會造成完全接地的現(xiàn)象發(fā)生，同時，會造成故障電壓為 0.如果沒有出現(xiàn)故障的電壓就會轉(zhuǎn)變?yōu)榫€電壓，當(dāng)配電線路通過非金屬或者電弧等進(jìn)行接地時，就會導(dǎo)致故障電壓減少，但是并不會發(fā)生電壓歸 0 的現(xiàn)象，而沒有發(fā)生故障的電壓將會持續(xù)升高，但不會升至線電壓。

間歇性接地的情況主要是指發(fā)生接地現(xiàn)象的情況會時而出現(xiàn)時而消失，以電弧接地的過程為例，如果在接地點出現(xiàn)電弧就會造成間接性電源重燃或熄滅的現(xiàn)象，這樣會造成電網(wǎng)運行狀態(tài)紊亂，同時也會發(fā)生強烈的電磁振動。

2、單相接地故障的原因

根據(jù)電網(wǎng)布置的結(jié)構(gòu)和地域環(huán)境的差別，10 kV線路發(fā)生單相接地故障的原因大致可以分為以下幾類：①導(dǎo)線斷線落地或搭接在橫擔(dān)上，同桿架設(shè)導(dǎo)線上層橫擔(dān)的拉線一端脫落，搭在下排導(dǎo)線上；②導(dǎo)線因風(fēng)力過大，又與建筑物或樹木距離過近發(fā)生碰線；③配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地，配電變壓器上的10 kV避雷器或熔斷器絕緣被擊穿，線路上絕緣子或分支熔斷器絕緣擊穿；④線路遭遇雷擊；⑤鳥害；⑥配電變壓器高壓引下線斷線；⑦導(dǎo)線上落掛飄浮物（如塑料布、樹枝等）；⑧其他偶然事件或原因。

3、單相接地故障的檢測

如果配電站的某10kV配電線路出現(xiàn)了單相接地并引發(fā)了故障，工作人員就可以利用配電站中 10kV 母線上的電壓互感器及 10kV 母線絕緣檢測裝置來實時監(jiān)控接地故障，并且也能夠在第一時間發(fā)出接地信號，在信號發(fā)出以后，工作

人員能夠根據(jù)對相電壓進(jìn)行測量的方法來尋找具體是哪一條配電線路中的哪一項出了問題，在正常情況以及非特殊情況下，需要將此現(xiàn)象匯報至上級部門，且上級部門應(yīng)該在第一時間將電路停止運行并且進(jìn)行維修，也應(yīng)該在維修過程中通過相關(guān)維修線路人員對線路經(jīng)過且有可能存在故障的位置進(jìn)行著重檢查，將發(fā)生故障的位置確定；可以通過分?jǐn)嗟姆绞絹硎箼z查范圍不斷縮小，這種方式能夠使檢查故障的效率提高，這種方式就是通過對線路分?jǐn)帱c上的斷路器以及柱上的隔離開關(guān)進(jìn)行開關(guān)操作，同時，也可以基于遠(yuǎn)程通訊信號來判斷，從而不斷縮小故障范圍；利用絕緣搖表來對配電線路進(jìn)行遙測，從而判斷故障發(fā)生地點，這種方式就是利用絕緣搖表來對絕緣電阻進(jìn)行遙測，并分析當(dāng)前配電線路的絕緣水平是否達(dá)到了常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，如果當(dāng)前線路的絕緣水平過低，則可以根據(jù)此現(xiàn)象來找到單相接地故障發(fā)生的具體位置。

4、單相接地故障的危害

4.1對變電設(shè)備的危害

10 kV配電線路發(fā)生單相接地故障后，變電站10 kV母線上的電壓互感器檢測到零序電流，在開口三角形上產(chǎn)生零序電壓，電壓互感器鐵芯飽和，勵磁電流增加，如果長時間運行，將燒毀電壓互感器。在實際運行中，近幾年來，已發(fā)生變電站電壓互感器燒毀情況，造成設(shè)備損壞、大面積停電事故。單相接地故障發(fā)生后，也可能產(chǎn)生諧振過電壓。幾倍于正常電壓的諧振過電壓，危及變電設(shè)備的絕緣，嚴(yán)重時使變電設(shè)備絕緣擊穿，造成更大事故。

4.2 對配電設(shè)備的危害

單相接地故障發(fā)生后，可能發(fā)生間歇性弧光接地，造成諧振過電壓，產(chǎn)生幾倍于正常電壓的過電壓，將進(jìn)一步使線路上的絕緣子擊穿，造成嚴(yán)重的短路事故，同時可能燒毀部分配電變壓器，使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀，也可能發(fā)生電氣火災(zāi)事故。

4.3 對人身的危害

出現(xiàn)導(dǎo)線落地的單相接地故障，配電線路如果持續(xù)運行，則會造成近距離的行人，特別是線路夜巡人員發(fā)生跨步電壓造成的電擊傷人事故。

4.4對供電可靠性的影響

排查故障和維修線路，需要對線路進(jìn)行停電，這對供電企業(yè)來說，會直接影響其供電可靠性，特別是在農(nóng)作物收割期，大風(fēng)、雨、雪、夜間等惡劣情況下，以及山區(qū)、林區(qū)等復(fù)雜地形情況下，不利于查找和消除故障，會造成更長時間的停電，對供電可靠性有較大影響。

4.5對電能量的影響

單相接地故障會產(chǎn)生大量的大地放電現(xiàn)象，是一種直接的電能損耗，如根據(jù)相關(guān)規(guī)定，配電線路接地運行（不能超過）2 h，就會造成大量的電能損失。

5、接地故障的預(yù)防

（1）嚴(yán)格按照周期巡視線路。巡視中重點檢查導(dǎo)線與樹木、建筑物的距離，桿塔是否有鳥窩，導(dǎo)線綁扎是否牢固，絕緣子固定螺栓是否松脫，橫擔(dān)、拉線螺栓是否松脫，拉線是否斷裂或破股，導(dǎo)線弧垂是否過大或過小等。

（2）定期試驗。線路上的絕緣子、熔斷器、避雷器等設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行試驗，試驗不合格的堅決不用，立即更換。

（3）重要設(shè)備定期檢查。對配電變壓器等重要設(shè)備定期進(jìn)行檢查，不符合運行要求的應(yīng)及時進(jìn)行維修或更換。

（4）分支線路上加裝斷路器。此項措施可以在故障時縮小故障范圍，減少停電面積和時間，也有利于快速查找故障點。

6、結(jié)束語

10kV 配電線路是目前我國電力系統(tǒng)中的一項重要組成環(huán)節(jié)，同時，也是輸送電能的主要渠道，其能否正常運行，與廣大用電居民以及供電企業(yè)的利益有著直接關(guān)聯(lián)，希望通過以上方式能夠?qū)?0 kV供電線路的單相接地故障問題起到良好的改善作用，并從根源上預(yù)防此類問題再次發(fā)生。

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