10kV配電線路單相接地故障處理模式分析與改進

徐靜 王虎

摘 要：10kV配電線路故障多發，受制影響因素較多，而單相接地是配電線路中最為常見的故障類型。本文以宿遷供電公司配網為基礎，從理論上分析單相接地的故障特點，闡述當前監控及運行人員對處理單相接地故障的方式方法；在此基礎上提出將帶有零序電流保護的分界斷路器使用在10kV配電線路中，用來快速判斷是否為永久性接地還是瞬時性接地，以快速判斷并隔離故障，大大縮短運行人員查找故障時間。

關鍵詞：10kV 單相接地 零序電流保護 分界斷路器

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-00-02

在10kV配電線路運行過程中，單相接地一直占據線路故障的主要類型。文獻[1-3]分析了當前國內外小電流接地系統單相接地故障處理方式。小電流接地系統發生單相接地故障后，變電站出線斷路器不跳閘，允許線路繼續運行1～2h[4]，以在不影響供電情況下，找出故障點。因隱蔽性強，不宜查找，當前宿遷配網在應對單相接地故障時主要通過人工拉合線路開關和分段排查的方法查找故障點，耗時平均為2h，最長可以達到5h。

本文建議在配電線路中使用帶零序電流保護的分界斷路器，尤其是對分支線路的控制，通過給斷路器設置零序電流整定值和延時時間值[5]，迅速找到接地點，將處理時間降為最低，以提高配電線路的供電可靠性。

1 單相接地故障特點

正常運行時，三相電壓對稱，每相都有一個超前對應相電壓的電容電流流入大地，對地電容電流之和為0[6]。若A相發生單相接地，則其對地電壓變為0，對地電容被短接，電容電流也變為0。非故障相對地電壓變為該相對A相的線電壓，即幅值升高倍。同時，故障線路零序電流等于系統中所有非故障原件（不包括故障線路本身）對地電容電流總和，方向由線路側流向母線[7]。若中性點經消弧線圈接地，則故障點電流增加一個電感分量，流經故障點的電流則變為全系統對地電容電流和該電感電流的相量和。

2 單相接地設備類型

根據宿遷市區配電網2017年單相接地故障統計知道，主要發生的架空線路、電纜以及避雷器，其中以架空線路所占比例最高，其次為避雷器和電纜。尤其在冬夏時并遇有多發大風、降雪、雷雨等惡劣強對流天氣，負荷又較之往常偏高，單相接地故障發生較多。由于上述設備上發生單相接地比較隱蔽，因此嚴重影響查找故障的時間。

3 當前處理方法分析

在處理單相接地故障時有兩種模式，即允許線路繼續運行2h及對線路直接停運，宿遷供電公司采用第一種模式處理故障。

即當變電站母線出現單相接地信號時，監控匯報配調。首先由變電運維人員排查變電站內有無故障點，如無故障點且對于不需要改變變電站運行方式，可以直接拉合開關，查找接地線路的情況，配調調度員直接下令給監控員。監控員對同母線各出線斷路器分別進行遙控拉合，對于查找到的接地線路允許線路繼續運行2h。配調調度員通知配電運行人員進行查線，一般采取拉合線路分段和分支負荷開關進行逐段查找故障段，最終確定故障點。對于復雜線路，通過這種方法處理單相接地故障的時間超過2h后，為防止故障進一步擴大而導致更加嚴重后果，直接將線路停運。

4 零序電流保護分界斷路器實際應用優勢和弊端

在10kV配電線路中裝設帶有零序電流保護的分界斷路器，可以快速監測反映出單相接地故障段，將查找故障點時間縮為最短，提高供電可靠性。

配電線路正常運行時，系統中無零序電流。單相接地故障時，系統中產生零序電流[8]，故障線路零序電流等于系統中所有非故障線路對地電容電流之和，由線路側流向母線側，因此可以裝設零序電流保護設備。由于單相接地時故障線路與非故障線路中都將產生零序電流，為保證動作選擇性，保護裝置動作電流整定值應大于本線路流經的電容電流。

帶保護分界斷路器不僅具有處理相間短路故障的速段、過流及重合閘功能，同時具有對單相接地故障的零序保護功能，其零序保護電流整定值和保護動作延時時間均可調，工作時限如圖1所示。

由圖1可知，給零序保護設置延時時間為△t，整定值為Iset0。單相接地發生前，即t1之前，保護不動作，斷路器處于合閘狀態；當發生接地后，故障線路零序電流超過Iset0，則保護進入延時，以此判斷該單相接地故障是否為瞬時性故障，如為瞬時性故障，接地消失，保護不動作；如為永久性故障，則保護動作，斷路器分閘，自動隔離故障。該斷路器具有通信功能，可以實現隔離故障的自動反饋，以便使故障狀況第一時間被監控和調度掌握。

總結帶有零序電流保護的分界斷路器實際使用情況得知，對于安裝于用戶T節點處的帶零序電流保護的分界斷路器，可以快速切除單相接地故障，有效避免因單相接地故障引發主網母線的電容電流增加和非故障母線對地電壓幅值的升高。同時避免單相接地時故障線路連續運行2h以及傳統模式下故障選線拉合變電站內出線斷路器而導致非必要停電情況的發生。

對于安裝在10kV配電線路1#桿和分段處情況看，仍存在一定弊端。如安裝在1#桿處，發生單相接地故障，1#斷路器動作將導致全線路失電，變電站內無異常；對于非配網自動化線路，調度難以監控，從而不能快速下達指令進行故障查線。對于線路分段處，如線路復雜且存在多分段時，將發生多延時和級差配合復雜情況，影響動作可靠性。

5 結語

通過對10kV配電線路單相接地故障的分析，了解單相接地故障對系統電壓和電流產生的影響，總結出該故障特點。對于當前線路實際運行中單相接地故障處理，供電部門通過人工拉合開關進行分段查找故障點，導致故障線路運行時間不能有效保證供電可靠性。通過裝設帶有零序電流保護的分界斷路器，可以縮短處理故障流程，大大降低單相接地故障處理時間；尤其安裝在用戶線路T接點處，可以降低因分支線路故障導致整條線路停運的事故發生。

參考文獻

[1] 尹劍烽.小接地電流系統中中性點經電阻接地的單相接地故障研究[J].科技風，2009（4）：168.

[2] 魯改鳳，化雨，金小兵，等.小電流接地系統單相接地故障選線方法探究[J].電力系統保護與控制，2010，38（12）：44-49.

[3] 浦仕遵，李宏梅.過電流閉鎖型接地保護負荷開關在配電網中的應用[J].云南電力技術，2013，41（2）：26-28.