配電線路單相接地故障分析

謝桂雄

（廣東電網(wǎng)公司 潮州供電局，廣東 潮州 521000）

隨著農(nóng)村電網(wǎng)改造工程的實(shí)施和不斷進(jìn)行，在農(nóng)村配電線路中逐漸引入了非接地的“三相三線”電源，從而大大加強(qiáng)了電力設(shè)備的供電穩(wěn)定性，也大大減少了線損發(fā)生的概率，使得配電線路的絕緣程度能更好地受到控制，同時減少了跳閘率。但在這種配電線路供電模式的實(shí)際操作中，往往會出現(xiàn)單相接地故障，從而對安全性造成了一定的隱患，會在一定程度上影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。本文根據(jù)作者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對農(nóng)村電力設(shè)備出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行深層次的剖析，對影響配電線路正常運(yùn)行的變電站設(shè)備及單相接地的故障處理方法進(jìn)行相關(guān)的討論，并對為預(yù)防網(wǎng)絡(luò)而采用的新技術(shù)、新設(shè)備及新方法作簡要介紹。

1 單相接地故障的相關(guān)原因分析

很多情況下，單相接地故障情況幾乎都發(fā)生在一相導(dǎo)體上，一旦發(fā)生這種情況，電流將通過埋在土中的接地點(diǎn)在大地中竄行，這樣就導(dǎo)致了單相接地故障的形成，這是發(fā)生機(jī)會最多的一個電氣故障，它的危害在于三相平衡系統(tǒng)破壞，故障相電壓將增加到原來的數(shù)倍，可能引起非故障相邊緣損傷。

在實(shí)際操作中，農(nóng)村配電線路由于結(jié)合或固定絕緣線是不穩(wěn)固的，經(jīng)常出現(xiàn)掉臂、斷線落地或脫落在地面的情況，這也是單相接地故障的主要原因。此外，高壓配電變壓器導(dǎo)線出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象；高電壓繞組單相配電變壓器的絕緣裝置被破壞；配電變壓器上避雷裝置或者其他的熔斷裝置被破壞； 同桿架設(shè)導(dǎo)線上拉線的一端受到危害而脫落，從而搭在下排的導(dǎo)線上面；分支熔斷絲絕緣擊穿；絕緣故障；其他受到雷電破壞的情況；樹木短接等，這些情況基本上很多地方都可以見到。在上面談到的這些因素中，導(dǎo)線斷線、絕緣擊穿短路和樹木短接這三者是引起單相接地故障發(fā)生的最關(guān)鍵的三個因素。

在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地的故障較為常見。根據(jù)很多調(diào)查顯示，雨、風(fēng)和雪等惡劣天氣條件是發(fā)生單相接地故障頻率最高的天氣因素，在這些環(huán)境中單相接地故障發(fā)生的幾率直線上升。根據(jù)湘橋供電局的調(diào)查數(shù)據(jù)，2011年出現(xiàn)的28 次電路故障情況中，單相接地故障占了9 次。2012年出現(xiàn)的27 次電路故障情況中，單相接地故障占7 次。一般來說，單相接地故障發(fā)生的時候，相對較低的電流就會造成兩相電壓故障逐漸增多，但由于線電壓在這個過程中依舊是對稱的，因此它們對設(shè)備供電穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響是緩慢進(jìn)行的，系統(tǒng)還是可以正常運(yùn)行1～2 個小時，這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)勢所在。但是，一旦故障發(fā)生后，電力系統(tǒng)運(yùn)行的時間過長，就會對運(yùn)行的變電設(shè)備和配電網(wǎng)帶來很大的影響，會留下很大的安全隱患。

2 單相接地故障產(chǎn)生的危害及影響分析

單相接地故障會嚴(yán)重影響到變電設(shè)備和配電網(wǎng)，也會對許多的電力設(shè)備產(chǎn)生危害，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）給變電站設(shè)備帶來的危害。配電線路單相接地故障出現(xiàn)之后，會使得變壓器鐵心飽和，勵磁電流增加，一旦長時間保持這樣的情況，會嚴(yán)重?fù)p害電壓互感器。而且單相接地故障發(fā)生時，諧振過電壓也會變成正常電壓的數(shù)倍，危害變電設(shè)備的絕緣功能，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致電氣設(shè)備絕緣磨損，導(dǎo)致出現(xiàn)更多的安全隱患。

（2）給配電設(shè)備帶來的危害。在發(fā)生單相接地故障時，可能會引發(fā)間歇性電弧接地的出現(xiàn)，從而形成諧振過電壓，這些情況都可能會進(jìn)一步破壞線路絕緣擊穿絕緣，造成更為嚴(yán)重的短路事故。同時可能燒壞避雷器，導(dǎo)致線路絕緣被擊穿，嚴(yán)重的話甚至?xí)l(fā)生電氣火災(zāi)。

（3）給配電網(wǎng)帶來的危害。假設(shè)較大的單相接地故障發(fā)生時，區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性會被嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致更多的事故。

（4）給供電可靠性帶來的危害。一旦出現(xiàn)單相接地故障，對配電線路的人工選擇必須要重視，要盡可能地繼續(xù)維持不中斷正常的電力供應(yīng)，盡可能地減少對系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的干擾。此外，一旦出現(xiàn)單相接地故障，要及時發(fā)現(xiàn)和消除故障，保證電力正常的用戶。而且，判定故障點(diǎn)和排除故障的時間盡可能縮短，否則會造成大幅度的停電，對供電可靠性的影響很大。

（5）給人體帶來的危害。鋼絲層這種單相接地故障時，如果接地線不停，行人和巡線人員的安全隱患就會存在，很可能導(dǎo)致一些傷亡事故。

（6）給線損帶來的危害。一旦出現(xiàn)單相接地故障，配電線路接地就會或多或少得到一定程度上的排放，在短時間內(nèi)會造成大量的電能流失。按照基本的規(guī)程規(guī)定，運(yùn)行一段時間 （小于2h），將導(dǎo)致更大的電能損耗，而且也會形成很大的安全隱患。

3 單相接地故障的判斷方法和與防范方法分析

雖然不同線路的接地故障外在表現(xiàn)略有不同，但都可以根據(jù)單相接地故障的特點(diǎn)來進(jìn)行判斷。

3.1 單相接地故障的判斷方法分析

單相接地故障的判斷方法主要在以下三個方面：電壓互感器、高壓熔斷器、接地信號。一旦出現(xiàn)單相接地故障，必有一端產(chǎn)生相對較低的電壓，從而使得兩相升高，但是線電壓依然是固定不變的。在這種情況下，高壓熔斷器一相會熔斷，為相電壓降低，另兩相不會增加，線電壓下降。

在系統(tǒng)三相參數(shù)不均衡的情況出現(xiàn)的時候，補(bǔ)償消弧線圈調(diào)整不當(dāng)，但調(diào)到倒操作模式時，會發(fā)生一個接地信號。這種情況經(jīng)常發(fā)生在操作系統(tǒng)的運(yùn)作模式上，報(bào)告調(diào)度時要注意相互聯(lián)系，消弧線圈功率，調(diào)整分接所在的開關(guān)，其次重新輸入，采用反向操作模式。

在空載母線處，很大幾率會感應(yīng)出鐵磁諧振過電壓，出現(xiàn)接地信號。在實(shí)際操作時也會遇到這種現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)可以立即發(fā)送線，破壞產(chǎn)生諧振的條件，從而從根本上杜絕諧振的產(chǎn)生。

3.2 單相接地故障的檢測裝置分析

當(dāng)前較為先進(jìn)的絕緣監(jiān)測裝置，一般都是使用三相五柱式電壓互感器和電壓繼電器，繼電器和監(jiān)測儀器。它有五個核心柱，有一組原繞組和二組副繞組均繞在三個中間柱上，連接方式為ynynd。這種連接模式的優(yōu)勢在于：一次級繞組不但能測量線電壓，還能精確地測量相位電壓；二次繞組接成開口三角形，可以反映零序電壓。網(wǎng)絡(luò)信號無誤時，對三相電壓的第一雙繞組是對稱的，開放的三角形開口端理論上無電壓，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)單相接地金屬（假設(shè)），網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)零序電壓。非金屬性單相接地故障發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)，在開口處兩端同時感應(yīng)電壓。所以，當(dāng)操作電壓時，電壓繼電器的開端，電壓繼電器和信號繼電器都會正常運(yùn)行，從而發(fā)出聲光信號。相關(guān)人員可以根據(jù)信號和電壓表，了解到接地故障的相關(guān)情況，同時清楚接地相別，然后向調(diào)度員報(bào)告。這里有一點(diǎn)必須要強(qiáng)調(diào)的是，絕緣監(jiān)測裝置要和總線共享。

3.3 單相接地故障的防范方法分析

通常情況下，可以通過以下幾種方法進(jìn)行防范配電線路單相接地故障，盡可能地減少單相接地故障的發(fā)生幾率。

（1）對配電線路要定期檢查，主要是看距離樹木，電線的大小，絕緣體結(jié)合電線的安全性，絕緣子固定螺栓松動的情況，電纜螺栓松動的情況，拉線是否故障或斷股，導(dǎo)線垂度太大或太小的情況。農(nóng)村配電線路分支熔斷器安裝時，通過排除法盡可能縮小故障范圍，減少停電面積和停電時間，在最短時間內(nèi)確定故障點(diǎn)。

（2）每隔一段時間都要檢測一次配電變壓器，維修或者及時更換達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的配電變壓器。定期進(jìn)行相關(guān)的絕緣測試，對配電線路分支熔斷器的絕緣子、避雷器等設(shè)備，及時更換達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的部分。通過在配電線路電壓等級更高的使用提高絕緣子，提升分布網(wǎng)絡(luò)絕緣強(qiáng)度。

3.4 單相接地故障發(fā)生的排障方法分析

一旦出現(xiàn)單相接地故障的情況，相關(guān)的維修部門必須及時地組織專業(yè)人士巡邏線路，盡快精確地判斷出故障點(diǎn)。在判斷和尋找故障點(diǎn)的過程中可以對整條線路進(jìn)行科學(xué)合理的分片、分段、分設(shè)備，還可以用“排除法"來查找，并結(jié)合絕緣搖測、推桿檢查等方法，在最短的時間內(nèi)確定故障點(diǎn)并及時消除故障。假設(shè)上述方法還是無法判斷出故障點(diǎn)的所在，可以向上級申請調(diào)度傳輸時間，進(jìn)行故障線路的試驗(yàn)，如果成功的話，可能出現(xiàn)了其他未知的情況；不成功，則使用“排除法”繼續(xù)搜索，直到發(fā)現(xiàn)和消除故障。

4 小結(jié)

在實(shí)際操作中，往往會出現(xiàn)各種因素的單相接地故障事故。故障發(fā)生后，電力系統(tǒng)運(yùn)行的時間過長，就會對運(yùn)行的變電設(shè)備和配電網(wǎng)帶來很大的影響，會留下很大的安全隱患。但是配電線路單相接地與電氣設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性密切相關(guān)，一旦出現(xiàn)故障就會對配電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生很大的隱患，因此我們一定要仔細(xì)剖析故障原因，學(xué)習(xí)科學(xué)的判斷方法，引入更加先進(jìn)的裝置，預(yù)防發(fā)生單相接地故障，以確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

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