10kV線路單相接地故障分析

摘 要：10kV線路單相接地故障是電力系統經常發生的故障之一，危害電網安全運行及人民群眾人身安全。文章分析了發生接地故障時，調度監控平臺所看到的電壓卻和平時發生單相接地故障時的電壓不一樣的原因，以及可采取的具體措施。同時分析了三相電壓不平衡的原因，闡述了單相接地故障的危害及查找接地的方法。

關鍵詞：10kV線路；單相接地；故障分析

1 故障特征

12月18日，35kV某變電站10kV母線電壓異常，A相6.97kV，B相5.61kV，C相4.97kV，且各出線負荷均無突變異常。已知投運時10kV母線電壓A相6.0kV，B相5.8kV，C相5.8kV。

2 故障發生時電網運行方式

某變電站#1主變帶10kVⅠ、Ⅱ段母線運行、#2主變熱備用。

3 故障分析與處理

3.1 故障簡單分析

調度值班人員發現電壓異常，即安排檢修、運維人員現場查看，發現零序過壓信號，C相接地。測量實際電壓，發現保護測量電壓基本正常，計量電壓C相為0，開口三角形電壓約為40V。初步判斷計量裝置二次C相接地。投入Ⅱ段PT，二次不并，發現故障現象一樣，判定二次接地可能性不大，一次接地可能性大。最終判斷電壓互感器保護測量線圈二次側中性點沒有接地。

3.2 故障時處理步驟

（1）#1主變帶10kVⅠ、Ⅱ段母線運行、#2主變熱備用。為了減少試拉線路次數，投入#2主變，#1主變帶10kVⅠ段母線運行、#2主變帶10kVⅡ段母線運行，拉開10kV母線分段開關，兩段10kV母線PT均獨立運行。（2）經測量發現：Ⅰ段母線計量電壓恢復正常，Ⅱ段母線電壓故障現象依然存在。由此判斷出10kV母線一次接地，且故障位于10kV母線Ⅱ段部分。10kVⅡ段母線出線404梁吳線、405梁東線負荷均無明顯異常。試拉404梁吳線后，10kV母線Ⅱ段電壓恢復正常，判定10kV404梁吳線C相接地。

4 問題分析

（1）電壓互感器二次側中性點未接地，在10kV系統正常運行時的分析：系統正常時，Ua+Ub+Uc=0，二次中性點為零位。（2）電壓互感器二次側中性點未接地，在10kV系統單相接地時的分析：系統發生C相接地時，由于二次中性點未進行接地，二次繞組C端所測電位為Uab/2約為50V左右，Ua、Ub基本為正常電壓，開口三角形電壓為40V。

通過以上分析，就不難理解10kV系統無論是正常運行或單相接地時，調控監視平臺看到的電壓幾乎不變的原因。當問題找到后，立即將互感器中性點二次在控制室內一點接地，則上述現象立即消失，電壓顯示正常。該變電站在以后發生10kV單相接地時，均能顯示接地相電壓為零，其余兩相電壓為線電壓。電壓互感器二次側中性點接地非常重要，若不接地，當一次側單相接地時，測量電壓基本正常，調度人員很難發現接地故障。電壓互感器應用時二次側不允許短路，而且二次側必須有一端接地，用于保護或測量時均應注意連接的極性。針對此案例公司開展變電站PT二次中性點一點接地專項檢查，消除隱患。（保護廠家不一樣，差別大，開展遙信表的專項檢查，能補充信息全部補充）。

5 10kV母線三相電壓不平衡原因分析

三相電壓不平衡，但均在正常范圍?？赡艿脑蛉缦拢海?）上級電壓三相不平衡。（2）PT一、二次繞組局部匝間短路（改變正常電壓變比）或PT二次導線燒斷、碰線。（3）PT二次導線使用截面不當（壓降大）。（4）線路發生斷相或三相所帶負荷分配不均衡。（負荷不均）；（5）消弧線圈檔位不當（消弧線圈容量需要理論計算、電容容量計算，當前典型設計禁止自動投切，系統復雜）；（6）PT接線錯誤；（7）諧振過電壓造成顯示電壓不平衡甚至接地現象。（某變電站，消弧線圈燒毀故障，PT中性點接地形式改變，直接接地后，會造成線路跳閘，如果不接消弧線圈，線路接地降低運行設備絕緣）；（8）PT一次保險阻值差別大，改變了原有系統的三相對稱，造成中性點的偏移。（某變電站問題持續產生20伏左右電壓，測量熔管電阻差別大，改變了原有系統平衡，造成實際電壓有變化）；（9）表計問題。

6 10kV單相接地故障的危害

6.1 危及變電設備

10kV配電線路發生單相接地故障后，變電站10kV母線上的電壓互感器監測到零序電流，在開口三角形上產生零序電壓，電壓互感器鐵芯飽和，勵磁電流增加如果長時間運行，將燒毀電壓互感器。在實際運行中，近幾年來，已發生變電站變壓互感器燒毀情況，造成設備損壞、大面積停電事故。單相接地故障發生后，也可產生幾倍于正常電壓的諧振過電壓，危及變電站設備絕緣，嚴重者使變電站設備絕緣擊穿，造成更大事故。

6.2 引起線路跳閘

單相接地故障發生后，可能發生間歇性弧光接地，產生幾倍于正常電壓的過電壓，將進一步使線路上的絕緣子擊穿，造成嚴重的短路事故，同時可能燒毀部分配電變壓器，使線路上的避雷器、熔斷器絕緣擊穿、燒毀，也可能發生電氣火災。

6.3 系統失去穩定

如某變電站的10kV系統發生間歇性接地，接地點的電弧間歇性地熄滅與重燃，引起電網運行狀態的瞬息變化，導致電磁能的強烈振蕩，會使該變電站10kV系統失去穩定，嚴重時將導致10kV系統停運。

6.4 降低供電可靠性

單相接地畢竟是一種故障，一旦發生后要及時查找處理，將造成用戶停電，降低了供電可靠性。

6.5 危及人畜生命安全及引發火災

單相接地故障多發生在雷雨季節即夏秋季，此段時間多雨、多雷、大風、氣候潮濕，由于10kV農網線路主要向農村片區供電，而此時正是農民栽種和收割期間，人、畜經常走過的線路下，發生單相接地時可能造成人、畜觸電傷害甚至死亡。另外，發生電弧接地時如果周圍有易燃物，可能會引發火災。

7 10kV線路查找接地線路的方法

（1）投入備用變壓器，10kV母線分段運行；（2）第一時間通知涉及到接地母線所帶線路的運維單位；（3）調度進行負荷分析，初步判斷接地線路，試拉找接地；（YY-0，DY-11）；（4）配置接地選線系統（某變電站配置了接地選線系統，選線成功率非常高）。

8 結束語

通過實際案例分析了變電站單相接地電壓不變的原因，說明了電壓互感器二次側中性點控制室內一點接地的重要性；分析了大小系統開口三角形剩余繞組電壓為什么是100V和100/3V；10kV母線電壓不平衡的原因；10kV線路單相接地故障的危害；查找接地線路的方法。

參考文獻

[1]電力工程電氣設計手冊電氣一次部分[M].中國電力出版社，1989.

[2]電力工程電氣設計手冊電氣二次部分[M].中國電力出版社，1991.

[3]電力系統故障分析（第二版）[M].中國電力出版社，1998.

作者簡介：李寧，女，國網山東省電力公司高唐縣供電公司，職稱：工程師。