農(nóng)網(wǎng)10kV線路單相接地故障分析及預(yù)防方法探討

摘要：在10kV配電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障的機(jī)率很大，接地故障的發(fā)生，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。文章內(nèi)容主要針對變電設(shè)備和10kV配電線路單相接地故障出現(xiàn)的原因分析、產(chǎn)生的危害分析，以及對新設(shè)備、新技術(shù)進(jìn)行積極的探索和應(yīng)用，用科學(xué)的管理和高新的技術(shù)武裝一個堅強(qiáng)的配電網(wǎng)。以減少單相接地故障的發(fā)生確保10kV配網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電可靠性。

關(guān)鍵詞：單相接地故障 危害及影響 電網(wǎng)安全 供電可靠性

0 引言

隨著正定縣供電公司農(nóng)村電網(wǎng)改造工程逐步推進(jìn)，以往，10kV配電線路“兩線一地”的供電方式，改造成為中性點不接地的“三相三線”的供電方式。相較于傳統(tǒng)的供電方式，目前應(yīng)用的“三相三線”的供電方式大大提高了配電線路的絕緣性能，能有效確保電網(wǎng)供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行，與此同時，配電線路跳閘事故和線路損耗也明顯減少。但這種供電方式在實際運(yùn)行中也存在自身的弊端，時常出現(xiàn)單相接地故障，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

小電流接地系統(tǒng)，是現(xiàn)在絕大多數(shù)配電網(wǎng)都在使用的?；谶@種接地系統(tǒng)廣泛的適用性，電力系統(tǒng)對其的研究一直都比較重視。通過10kV配電線路的實際運(yùn)行，我們發(fā)現(xiàn)在大風(fēng)天氣和雨雪天氣等惡劣的自然條件下，單相接地故障的發(fā)生率比較高。例如，在正定縣供電公司，2012年所統(tǒng)計的299次故障中，單相接地故障總計占了21次，2011年所統(tǒng)計的151次故障中，單相接地故障總計占26次。通過兩年數(shù)據(jù)分析單相接地故障占全部故障的10.5%，本文結(jié)合筆者從事輸配電線路管理的工作經(jīng)歷和《正定縣供電公司10kV配電線路跳閘考核辦法》對10kV配電線路單相接地故障進(jìn)行研究。

1 10kV配電線路單相接地故障的形成

發(fā)生單相接地故障的主要原因有：導(dǎo)線在絕緣子上沒有綁扎好，在運(yùn)行中脫落到橫擔(dān)或地上；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；配電變壓器高壓引下線斷線；配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地；導(dǎo)線斷線落地或搭在橫擔(dān)上；導(dǎo)線風(fēng)偏過大，與建筑物距離過近；導(dǎo)線上的分支熔斷器絕緣擊穿；配電變壓器臺上的避雷器或熔斷器絕緣擊穿；線路落雷；絕緣子擊穿；樹木短接等。經(jīng)過調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，在電網(wǎng)供電運(yùn)行過程中，發(fā)生率最高的三類事故就是導(dǎo)線斷線、絕緣子擊穿、樹木短接。

2 10kV配電線路單相接地故障的特點

10kV配網(wǎng)線路中某相導(dǎo)線一點喪失了對地絕緣性能，該相電流便會從該接地點流向地面，由此形成單相接地。線路發(fā)生單相接地以后，會破壞三相衡平系統(tǒng)，而且會導(dǎo)致非故障相電壓升高，甚至可能引起非故障相絕緣的破壞；就目前各類電氣故障來看，單相接地故障發(fā)生的頻率相當(dāng)高。

3 10kV配電線路單相接地故障發(fā)生的原因

以筆者近年來在生產(chǎn)技術(shù)部及供電所的管理工作經(jīng)驗來分析，造成10kV配電線路單相接地現(xiàn)象的原因主要有以下四點：

3.1 導(dǎo)線原因。同桿架設(shè)導(dǎo)線上層橫擔(dān)的拉線一端發(fā)生脫落后搭在下排導(dǎo)線上；配電變壓器高壓引下線斷線；導(dǎo)線和附近的建筑物以及樹木距離太近等。此類故障的故障點較為明顯，線路巡查人員易于查找。

3.2 配變原因。配電變壓器高壓引線斷線；配電變壓器10kV避雷器或跌落保險絕緣擊穿；配電變壓器高壓繞組單相絕緣擊穿或接地。10kV配網(wǎng)中配變引線、跌落保險普遍老化嚴(yán)重，極易造成燒斷搭接橫擔(dān)的情況，針對此類故障需巡視人員細(xì)心查看。配電變壓器燒毀造成線路掉閘的情況較難發(fā)現(xiàn)故障點，有些配電變壓器故障需用搖表，搖測一下絕緣才可以找到。

3.3 線路絕緣擊穿。線路絕緣子擊穿；線路上的柱上開關(guān)、刀閘擊穿。針對此類故障，只能通過巡視人員分段搖絕緣方可發(fā)現(xiàn)。

3.4 外力破壞。此種破壞主要是有以下兩種方式：第一是外界的懸浮物（例如氣球）的破壞。第二是來自鳥類的破壞。此類故障需運(yùn)行維護(hù)人員加強(qiáng)鳥窩治理力度，也可以在線路上面安裝一些驅(qū)鳥的設(shè)備來防止此類事故的發(fā)生。

4 10kV配電線路接地故障的簡單查找方法

4.1 經(jīng)驗判定法。正常情況下，供電所工作人員在接到調(diào)度班下達(dá)的查線通知后，首先，由配電班班長組織會議，讓技術(shù)人員對事故線路的實際情況進(jìn)行分析：首先是線路的周圍環(huán)境分析，看線路周圍是否存在樹害；其次是對事故線路的歷史運(yùn)行情況進(jìn)行分析，看以前此線路發(fā)生故障時主要是存在哪些問題。綜合分析后，初步判定出可能出現(xiàn)的事故原因，然后派技術(shù)人員去現(xiàn)場進(jìn)行排查。

上述情況是以技術(shù)人員比較清楚事故線路基本情況為前提的，假如對線路情況掌握較少，配電班班長可以直接將運(yùn)行人員分配到該線路逐桿進(jìn)行巡查，直到發(fā)現(xiàn)故障點。

4.2 線路絕緣搖測判定法。事故線路停電后，技術(shù)人員要先將線路上面的各個分支線的開關(guān)都斷開，用兆歐表搖測線路每段的對地電阻。如果有故障，電阻顯示為零，線路正常，則電阻顯示不為零。然后逐臺拉開該事故線路的配電變壓器，分別進(jìn)行測試。在測試中，如果顯示接地故障消失，則證明這臺配電變壓器發(fā)生了故障，排除故障即可送電。如配電變壓器全部拉完后還沒有消失，則說明故障出現(xiàn)在該段線路?？蓪υ摱尉€路再進(jìn)行巡查。

5 真假單相接地故障的判斷

5.1 據(jù)筆者以往的工作經(jīng)驗，如果PT高壓側(cè)熔斷器中的一相有接地信號發(fā)出了，而其他的兩相電壓升高，通過檢測線路的電壓并沒有變化，就說明是單相接地故障。

5.2 線路的單相的導(dǎo)線出現(xiàn)短線，那么大負(fù)荷的單相設(shè)備會因為三相的負(fù)荷不均衡而造成中性點的電壓增加，電網(wǎng)并沒有接地，這個時候絕緣檢查裝置會發(fā)出信號。

5.3 因為勵磁感抗和地電抗會產(chǎn)生鐵磁諧振，同時會產(chǎn)生出電壓，這種現(xiàn)象主要出現(xiàn)在給母線合閘的時候，通常情況下出現(xiàn)這種現(xiàn)象的時候也會有接地信號的傳出，但是系統(tǒng)也沒有接地的故障。

5.4 變電站母線和架空線路的排列有著一定的要求，如果排列的不對稱的話，就可能使得熔斷器中的一相熔斷，這就會造成中性點的電壓增加，并且接地信號發(fā)出，此時電網(wǎng)系統(tǒng)也沒有接地。

5.5 在大風(fēng)、雷雨等不良天氣狀況下會發(fā)生弧光接地，絕緣檢查裝置就會發(fā)出接地信號，但電網(wǎng)并未接地。

6 單相接地故障的危害和影響

6.1 對配電設(shè)備的危害。配電線路運(yùn)行過程中因單相接地故障產(chǎn)生的影響有：可能引發(fā)間歇性弧光接地現(xiàn)象，導(dǎo)致諧振過電壓，同時產(chǎn)生較大的過電壓（可能是正常電壓的幾倍），進(jìn)而使線路絕緣子擊穿，造成線路短路。嚴(yán)重時造成安裝在線路上的避雷器、熔斷器、配電變壓器發(fā)生絕緣擊穿或燒毀，如不及時控制，可能引發(fā)電氣火災(zāi)事故。

6.2 對變電設(shè)備的危害。10kV配電線路出現(xiàn)單相接地問題以后，變電站10kV母線上的電壓互感器檢測到零序電流，在開口三角形處形成零序電壓，電壓互感器鐵芯飽和，勵磁電流增大，若長時間運(yùn)行，電壓互感器就可能被燒壞。近兩年，因電壓互感器燒毀導(dǎo)致設(shè)備損毀和大面積停電的故障屢有發(fā)生。在發(fā)生故障后，如同6.1中情況所述，如不及時補(bǔ)救，就可能引發(fā)電氣火災(zāi)事故。

6.3 對區(qū)域電網(wǎng)的危害。電網(wǎng)運(yùn)行過程中發(fā)生單相接地故障，如不及時處理，就可能對整個區(qū)域電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生威脅，嚴(yán)重者會損壞整個區(qū)域的電網(wǎng)設(shè)備，甚至引發(fā)更大的安全事故。

6.4 對人身的安全危害。在現(xiàn)實生活中，發(fā)生單相接地事故（尤其是導(dǎo)線接地事故），假如故障發(fā)生當(dāng)時沒有立即停運(yùn)事故線路，那么在這一時間段內(nèi)（尤其是夜間），途經(jīng)此路段的行人和巡查人員就會發(fā)生跨步電壓電擊事故，對人的生命安全造成威脅。

6.5 對供電可靠性與優(yōu)質(zhì)服務(wù)的影響。

6.5.1 對供電可靠性的影響。配電線路出現(xiàn)故障后，供電所需派遣運(yùn)行人員進(jìn)行線路巡查與搶修，不僅事故線路需要停電，而且平行、交叉供電的配電線路也要配合停電，對供電可靠性影響較大。

6.5.2 對優(yōu)質(zhì)服務(wù)的影響。發(fā)生故障后，事故線路將被停止運(yùn)行，尤其是在夜間，農(nóng)村，山區(qū)以及林區(qū)這樣的復(fù)雜地形環(huán)境，或者是大風(fēng)，雨雪以及冰雹等惡劣的氣候條件下，查找故障困難且時間較長，嚴(yán)重影響了用戶的正常供電，對優(yōu)質(zhì)服務(wù)影響較大。

6.6 對供電量的影響。配電網(wǎng)一旦出現(xiàn)單相接地故障，整條事故線路需停電檢修，進(jìn)而導(dǎo)致整條供電線路大面積停電，供電量大幅度下降。根據(jù)2011、2012年《正定縣供電局設(shè)備和線路接地掉閘統(tǒng)計表》數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，2011由于單相接地故障損失電量218457KWH、2012年單相接地故障損失電量368341KWH，影響供電企業(yè)的供電量指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。

7 單相接地故障的預(yù)防處理措施

為了減少故障的發(fā)生，在實際工作中可以采取以下措施進(jìn)行預(yù)防：

7.1 配電線路的預(yù)防措施。定期對配電線路巡檢，巡檢的重點是：①檢查絕緣子固定螺栓以及橫擔(dān)、拉線螺栓是否已緊固，拉線是否斷裂或破股；②檢查看導(dǎo)線與建筑物、樹木之間的距離是否符合安全距離要求；③檢查導(dǎo)線與絕緣子的綁扎以及固定是否符合要求等。

在農(nóng)村，山區(qū)以及林區(qū)這樣的復(fù)雜地形環(huán)境，查找故障困難且時間較長，建議在配電線路的分支上安裝斷路器，以縮小故障發(fā)生的范圍，從而提高供電可靠性和優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

7.2 配電設(shè)備和配電變壓器的預(yù)防措施。技術(shù)人員要定期對配電設(shè)備和配電變壓器進(jìn)行檢查、試驗，對不滿足運(yùn)行要求的配電設(shè)備和配電變壓器應(yīng)及時進(jìn)行維修和換新。

8 應(yīng)對單相接地故障的新技術(shù)、新設(shè)備

8.1 使用帶脫離器的氧化鋅避雷器。將帶脫離器的氧化鋅避雷器裝設(shè)在配電線路和變臺上，當(dāng)落雷擊穿時，脫離器爆裂、脫落，能快速鎖定故障部位，減少巡查時間。同時此類避雷器放電效果良好，絕緣擊穿故障發(fā)生概率低，經(jīng)實踐驗證，該避雷器能夠長時間、穩(wěn)定地運(yùn)行。

8.2 單相接地故障檢測系統(tǒng)。將信號源裝設(shè)在變電站的配電出線出口處，將一個指示故障區(qū)段的單相接地故障指示儀裝設(shè)在電線路中部、始端以及分支處三相導(dǎo)線上。配電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地現(xiàn)象后，巡查人員只需觀察指示儀顏色的變化來迅速定位故障部位。

2012年我公司更換了氧化鋅避雷器326組，加裝故障檢測180組。通過治理2012年接地故障比2011年接地故障減少了5次。使供電的可靠性大幅度提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建平.10KV線路單相接地故障對供電系統(tǒng)的影響[J].科技信息，2010（2）.

[2]鮑偉勇.10kV配電網(wǎng)FS-10型避雷器爆炸原因分析[J].電力自動化產(chǎn)品信息，1996.

[3]李景祿.《實用配電網(wǎng)技術(shù)》[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[4]丁毓山，金開宇.《配電網(wǎng)新設(shè)備與新技術(shù)》[M].北京：中國水利水電出版社，2006.

[5]羅志勇.10千伏配電線路常見故障原因及預(yù)防[J].中國電力企業(yè)管理，2011（6）.

[6]古振宇.有關(guān)10KV配電線路單相接地故障檢測及處理方法[J].中小企業(yè)管理與科技，2011（1）.

[7]朱鳳鳴.芻議10KV配電線路接地故障原因分析及預(yù)防措施[J].科技之友，2011（12）.

作者簡介：

王亮（1984-），男，河北石家莊人，所長助理，助理工程師，研究方向：供電所管理及安全生產(chǎn)管理；輸配電及用電工程。