10kV配網單相接地故障分析及處理方案分析

摘要：通過調查可以看出，單相接地故障以及母線故障均是停電事故產生的核心誘導因素，當接地故障出現時，整體電力結構系統會受到損壞，并且也極有可能造成人員傷亡。文章針對當前10kV配電網運行狀況和特點等，對10kV配網單相接地故障成因進行分析與闡述，旨在探討出切實可行的對策。

關鍵詞：10kV配網；單相接地故障；母線故障；停電事故；電力結構；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM862 文章編號：1009-2374（2016）18-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.068

單相接地故障較為常見，通過數次分析和調查可以看出，單相接地故障以及母線故障均是停電事故產生的核心誘導因素，當接地故障出現時，整體電力結構系統會受到損壞，并且也極有可能造成人員傷亡。配電線路母線本體電壓互感器設備會受到零序電流影響，直至燒毀，而配電設備會因為弧光接地不良狀況產生而出現損壞，導線落地時間不合理以及停運線路出現均會對工作人員安全造成極大威脅。針對此種情況，需要進行單相接地故障合理排除，從根本上提升配電網運行質量與運行效率。

1 10kV線路接地故障原因要點分析

1.1 雷電危害與污閃故障

當前農網工程與村村通電工程相繼實施，配變數量急劇攀升，使得整體系統覆蓋面不斷加大，所以此時受雷擊概率也會有所增加。需要注意的是，直擊雷危害較為多發，加之系統自身防雷力度缺失，所以絕緣質量與耐雷效率較低，還有就是地閃與云閃形成的感應過電壓均會存在一定威脅性，隨之便會出現接地故障。絕緣子污穢閃絡放電階段，絕緣子會被嚴重燒傷，此種情況出現也會造成接地故障。

1.2 鐵磁諧振過電壓

電網規模日漸擴大，網絡對地電容也會相應增加，此網絡結構體系中，電磁式電壓互感器設備與相關空載變電器設備，二者非線性電感較大，并且感抗占主導地位，而容抗則位于次位，倒閘操作時，鐵磁諧振會出現過電壓，基本絕緣薄弱位置會被攻擊，致使接地故障產生。

1.3 線路質量低

線路安裝質量較低且布局較不科學，部分線路并未進行規范式安裝，具體交叉跨越距離遠遠不足，而部分線路在進行安裝操作前也沒有進行絕緣子逐個遙測絕緣，交流耐壓試驗環節被忽略會使配變安裝接地電阻難以達到預期要求，避雷器設備安裝前尚未進行及時檢測，低壓側位置處沒有安裝相應避雷器設備。線路日常運行維護模式不佳也容易造成接地故障，若不能對線路進行定期檢修，那么線路問題將會與日俱增，帶病運行必將帶來不良效應。設備絕緣質量低，絕緣水平低，安裝操作與實際安裝要求不相符，線路通道中植被的存在使得通道運行受阻，若不能進行樹木定期裁剪，便會出現線路接地現象。

2 接地保護方式要點分析

當前配電網中性接地環節，主要涵蓋了中性點有效接地內容和中性點非有效接地內容兩種。10kV配電網一般情況下會選擇中性點非有效接地方式，通常此種接地模式亦被稱之為小電流接地方式，單相接地操作質量高，所以供電可靠性保護效率較高。但在中性點有效接地方式中，單相接地現象出現時便會立即跳閘，盡管線路安全得到保障，但停電事故則會滋生。中性點非有效接地主要分為中性點不接地內容和中性點諧振接地內容以及相關經高電阻接地內容等。中性點不接地模式運行中，當永久性單相接地短路故障排除狀態下，線路可帶故障運行，時間額度約為0.5～2h，假設出現間接性弧光接地，那么最終諧振過電壓便會達到相電壓的2.5倍，最高不超過3倍，非接地相絕緣擊穿狀況便會出現，致使線路短路。假設接地故障持續蔓延，穩定性弧光階段被影響，那么便會出現高熱，設備也會受到嚴重損傷。

3 10kV線路接地故障危害要點分析

3.1 設備受損、線路跳閘

單相接地狀況出現時，非故障相電壓會有所升高，此時弧光接地過電壓過高，變壓器設備和電壓互感器設備以及避雷器設備等均會受到嚴重威脅，使得上述設備不能夠安全平穩運行，從而導致設備燒毀。網絡不斷發展的過程中，網絡對地電容越來越大，單相瞬間接地狀況出現，電弧本體不能自行熄滅，致使相間短路狀況出現，斷路器設備便會跳閘。還有一種現象就是單相接地狀況產生階段，非故障相電壓便會不斷提升，其他相存在絕緣薄弱環節，擊穿情境便會出現，使得兩相接地短路狀況產生，斷路器設備便會跳閘。

3.2 系統不穩、影響供電

變電站輸送10kV系統若出現間接性接地狀況，接地點電弧便會間接性熄滅與間接性重燃，隨之也會造成電網運行狀態不斷變化，電磁能此時會在其影響下而發生強烈震蕩，10kV結構系統穩定性缺失，嚴重情況下也可導致停運。從實際角度而言，單相接地以故障形式產生，當單相接地故障發生時，務必進行故障誘因找尋和技術處理，反之則會造成設備損壞，用戶停電狀況便會出現，在一定程度上降低了基本供電可靠性。

4 10kV線路接地故障判斷要點分析

一相電壓降至為零時，其他兩相電壓會有所升高，最終到達線電壓位置，隨之出現接地信號，此種狀況被定性為完全接地；一相電壓降低過程中，其額度數值不能小于零，其他兩相電壓升高過程中小于基本線電壓時，會發出接地信號，此種狀況被定性為不完全接地；一相電壓降低卻不是零時，其他兩相電壓會升高至線電壓，接地信號發出，此種狀況被定性為電弧接地；一相電壓降低到零時，其他兩項電壓并未加以升高，當接地信號發出時則被定性為母線電壓互感器設備二次熔斷件熔斷一相；一相電壓降低過程中電壓數值不為零，其他兩相電壓也不存在升高狀況，接地信號發出時則可定性為母線電壓互感器一次熔斷件熔斷一相；當一相電壓降低卻不為零時，其他兩項電壓升高過程中超過過線電壓，有時出現其他兩相電壓降低卻不為零，此刻一相電壓陸續升高；三相對地電壓會按照相序次序加以運行，輪流升高過程中在1.2～1.4倍相電壓階段出現低頻擺脫狀況，頻率為次/s；三相對地電壓共同攀升，線電壓額度被超越，接地信號產生則被視為線路并聯鐵磁諧振；三相相電壓或線電壓二者超過額定值狀態時，那么便會被定性為串聯鐵磁諧振。

5 10kV配網單相接地故障處理方案分析

5.1 故障預防

針對引發單相接地故障的因素，適時篩選正確故障預防手段顯得尤為重要，目的就是為了有效減少故障發生幾率。首要的即為加強線路巡邏力度，不僅如此，還要及時進行通道障礙清理，通過導線與其他建筑物、植被間的距離檢查，來定性是否存在安全隱患，桿頂位置與橫擔之上需檢查是否存在異物，絕緣子位置的導線牢固檢查勢在必行，查看是否存在臟污破損狀況和導線垂弧過大狀況，在及時發現問題的同時予以及時處理，全方位、多角度地保證通道暢通與整體線路安全。

5.2 合理選線

10kV配網中，基本接地模式即為中性點非有效接地方式，當單相接地故障產生時，需要找準故障點，并進行接地故障常規檢測，以此種方案來迅速排除原有故障，但前提則是不能影響整體線路供電可靠性。故障定位與合理選線尤為重要，實踐操作環節，正確選線率相對較低，產生此種狀況的主要原因即為小電流接地方式故障特征不明顯，還有就是會受到負荷諧波干擾，加之選線水平落后致使選線目標難以達成。老舊式操作方案中，借助線路逐條拉閘來進行停電選線操作，盡管此時選線準確率會有所攀升，但城市配電網環境日漸復雜，運用此種模式進行故障排查會耗費過多時間，并且波及范圍廣，不能有力滿足當前配電網自動化需求。因此，需要進行自動選線裝置創新與開發，以此來應用到現場選線流程之中，從提高選線質量與選線效率。

單一判據條件下，穩態分量選線模式與暫態分量選線模式以及注入信號選線方式具備一定優異性，不同類型選線方法均按照信號分量內容各異特質進行操作細節劃分，穩態分量選線模式中主要涵蓋了零序電流基波比幅比相法內容和零序電流諧波法內容以及負序電流法內容等；融合多判據選線方法與前者不同，其主要分為Kslman濾波選線法內容和D-S證據推理選線法內容以及聚類分析選線法內容等，不僅如此，粗糙集理論選線法內容和相關神經網絡選線法內容也是其中重點；以圖像要素和統計要素以及形態要素為核心依據，那么選線方法可以歸類為聚類算法和分析算法以及形態學算法等。篩選合理選線方案來防止接地故障出現，線路節點如配變出口及線路分支、線路始端、線路中端配置接地故障指示器設備，借助具體信號顏色可準確判斷接地故障點所在位置，從而選取對應方案加以解決。

5.3 故障處理

單相接地故障處理過程中，工作人員需要聽從組織安排，與上級達成配合，接地故障點被確定時，應進行負荷適當轉移，其后需斷開開關以完成故障有序隔離，實施關閉開關。通過匯報審批完成后，故障設備檢修工作便應及時跟進，假設故障點出現在母線上，那么我們就不能進行隔離，而是應以停電檢修為主，實施故障有效處理。接地故障檢查與接地故障處理過程中，務必要保證操作安全性，室內距故障4m范圍內時，室外距具體接地故障點范圍額度應維持在8m之內，此范圍內不允許未穿戴防護服人員隨意進入，必要情況下的故障范圍檢查，工作人員應穿戴絕緣服飾和佩戴絕緣工作手套，使用正規工作設備、器具予以操作。針對不停電運行狀況，應仔細觀察設備運行態勢，有效遏制故障擴大狀況出現，保護設備安全及配電安全。

6 結語

在10kV配電網故障中，單相接地狀況時常發生，因為中性點非有效接地模式被廣泛應用，之后在此基礎上減少了故障停電時間，但是無法進行準確選線操作，使得諸多問題滋生。在仔細分析故障成因的前提下，通過故障預防、合理選線以及故障處理等來從根本上提升配電安全性能，使接地故障發生率得以降低。

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作者簡介：楊藍文（1990-），男，廣東深圳人，深圳供電局有限公司助理工程師，研究方向：10kV配網故障分析。

（責任編輯：秦遜玉）