一起由“單相接地故障”引發的停電事故分析與處理

劉強

摘要：本文結合一個典型的事故案例，分析中性點不接地的電力系統發生單相接地故障時，可在短時間內維持運行。但是，在此期間非故障相電壓會升高■倍，長時間運行將造成設備絕緣受損，嚴重時危及線路運行安全和人身安全，并且使用戶因此蒙受重大損失。因此，運用正確的方法針對電力系統單相接地故障進行診斷、分析與處理，對保障電力系統安全穩定地運行至關重要。

Abstract： In this paper， based on a typical accident case， it is analyzed that when single-phasegrounding fault occurs in the power system with ungrounded neutral point， thesystem can maintain operation in a short period of time. However， during thisperiod the non-fault phase voltage will rise to times， and long-term operation will result in equipment insulationdamage， even endangering line operation safety and personal safety when thedamage is serious， and the user will suffer significant losses. Therefore， itis very important to use the correct method to diagnose， analyze and processthe single-phase grounding fault of the power system， which is very importantto ensure the safe and stable operation of the power system.

關鍵詞：單相接地故障；電容電流；故障診斷；故障處理

Key words： single-phase grounding fault；capacitor current；fault diagnosis；fault handling

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0168-02

0 引言

國內目前的3～10kV電力系統[1]大都采用中性點不接地[2]方式運行。單相接地是供電系統中比較常見的一種接地電力故障，在長江科學院九萬方配電站的運行記錄中就有20余次。一般來說，較大的單相接地電容電流會在接地點引起電弧，并造成間歇電弧過電壓現象，如果發現不及時，故障范圍會持續擴大，最終會對整個供電系統的正常運行產生嚴重的威脅，甚至會引起系統穩定的破壞，造成嚴重后果。本文就一起由因母線單相接地故障引發的全廠停電事故進行詳細分析，并提出了一些處理方法。

1 事故現象

某廠10kV高壓供電系統發生過一次帶接地故障拉開關的電力故障。該廠總配電站接地信號報警不能復位，C相電壓讀數為零值。為該廠輸電的市變電站短暫停電2次后，總配電室得到通知：該廠存在接地故障，要求立即解除故障。技術員通過查巡，發現東線存在故障點l在（如圖1）。為了甩開故障點，以保障廠家的正常生產和全廠照明，技術員在得到總控室的批準后，決定將故障點1的電源切斷。在東線出線沒有油開關的條件下，及時通知東側的變電站1將8QF油開關和110刀開關落下，通知東側的變電站2將4QF油開關和104刀開關落下，這樣就全部拉掉了東線供電負荷，就在總站拉011（1回）刀開關。011刀閘分離時產生了強烈的弧光，并伴有一定程度的響聲，電閘分離后出現了三相短路的情況，并且市變電站專屏開關以及廠家的總屏1QF油開關都已跳閘，011刀開關燒損，整個廠全部停電。

2 事故原因分析

按照運行規定，10kV中性點不接地系統出現單相接地故障后仍可繼續維持運行2h[3]。在系統不存在故障的正常工況下，帶電落下刀開關不會導致系統停電，但是當系統出現單相接地故障時落下該刀開關卻出現了停電事故，為了徹底查明原因，筆者首先對中性點不接地系統中的電容電流展開分析。

中性點不接地系統中的電路對地有分布電容。在無故障運行工況下，系統的三相相電壓UA、UB、UC，各相對地電壓（即相電壓），以及三相對地電容電流都是對稱的。對地的電容電流超前相電壓90°（詳見圖2）。顯然，IA0=IB0=IC0=I0。

系統刀開關正常且能夠不帶負荷順利拉閘的情況下，被切斷的電流即為線路分布電容電流。廠內的電力線路走線較短，分布電容和電容電流都比較小，在正常供電的狀態下，刀開關不帶負荷拉閘是比較安全的操作方法。

C相在D點完全接地時，線路中會產生與C相相電壓大小相當的反方向零序電壓（見圖3），可通過下式計算各相對地電壓變：

在故障線路中，C相（故障相）從線路流向母線的電容電流為同一電壓等級系統中各線路電容電流之和，其計算公式如下：

I'E總=-（I'E1+I'E2+…+I'En）A

即故障線路東線011（Ⅰ回）刀閘C相流過的電流是36A。由于這種刀開關只能斷開5A以下的電流，36A已大大超過允許值，于是拉閘出現強烈的弧光，造成相間短路。

3 安全防范措施[4]

①嚴格按規定的線路巡檢周期落實配電線路巡檢工作。在巡檢時重點檢查導線和絕緣子之間的連接是否牢固，固定絕緣子的螺栓以及橫擔、拉線的螺栓有無松動現象，導線弧垂的大小是否符合安裝調試要求，拉線有無破股、裂隙等現象，導線與建筑物、樹木的間距是否超出限制范圍等；②將一熔斷器安裝在配電線路分支上，一方面可在故障發生時迅速鎖定故障點，另一方面可以控制故障范圍，避免故障蔓延至整個供電系統而造成大面積停電事故；③采用實驗法定期檢查配電變壓器的工作狀態，及時淘汰不符合運行規定的配電變壓器；④配電網絡中的避雷裝置、分支熔斷器、絕緣子等輸電元件都要定期進行絕緣測試，以便及時發現問題并及時處理；⑤配電網中出現單相接地故障后，控制室必須盡快指派專人進行現場巡視，以便在未引起停電事故前鎖定故障點。建議巡檢員劃分片兒區，各自負責各自的片兒區，在系統突發單項接地故障時分區、分段、分設備地采用“排除法”進行現場巡檢，同時可結合絕緣搖測、蹬桿檢查等巡檢方法，盡量在最短的時間內鎖定故障點并組織相關人員處理故障。假設上述辦法均為奏效，可向上級請示對故障線路試送電一次，如果該線路走電正常，則該起單項接地故障可能是因為其它不明偶然因素造成；如果線路無法正常走電，則運用“排除法”繼續診斷故障點，直至查找到并消除故障為止。

4 結束語

接地故障是電網中常見故障之一，接地保護對于保障系統穩定運行來說至關重要。本文針對事故現象，進行了理論分析，為避免此類事故的發生提出了一些的處理措施，希望為我國的配電和用電方面提供可資借鑒的技術依據。

參考文獻：

[1]GB/T14285-2006，繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].

[2]翁利民，張廣祥.配電系統的中性點運行方式的選擇[J].電氣時代，2001（3）.

[3]錢宇.中性點接地方式分析及其在中低壓電網中的選擇[J].工業技術，2006（4）：22-23.

[4]張志英，王琳，文效宇.電力系統單相接地和斷相故障的判斷與處理[J].江西煤炭科技，2001（4）：28-29.