配網單相接地故障及典型搶修案例分析

錢 成

（國網江蘇省電力有限公司常熟市供電分公司，江蘇 常熟 215500）

0 引 言

發生單相接地故障后，出于人身安全等考慮，調度當值人員會第一時間根據變電站選線系統選線結果進行拉閘。發生故障后，通過故障巡線發現故障點是第一步。在實際運行過程中，單相接地故障往往較為隱蔽。運行搶修人員在長期搶修過程中積累了一些查找故障點的方法，主要有常規巡線、分段試送、手持式單相接地故障定位儀和暫態錄波型故障指示器等方法[1]。下面將結合常熟地區實際案例，對常用的幾種故障定位方法進行介紹與分析。

1 常規巡線

發生單相故障后，搶修人員立即開展故障巡線工作。常規巡線的首要任務是檢查線路有無斷線，排除人身安全隱患。有經驗的運行人員可以通過巡視的仔細觀察，發現存在的故障點。

案例 1。2018 年 4 月 10日 12∶08∶00，銀河變 216華食線發生單相接地故障。經現場運行人員故障巡線發現，華食線#44桿扎線脫落造成線路與鐵橫擔接觸而發生接地故障。

在這起案例中，單相接地故障點存在明顯異常，只要巡線人員認真檢查，巡線到位，可以通過觀察進行定位。但是，單相接地故障點很多是隱蔽的，甚至是設備內部的，通過肉眼觀察往往無法取得很好的效果，這時需要其他技術手段輔助來完成。

2 分段試送

當線路長度較長、用戶較多的情況下，分段試送的成功率相比全線試送要高，且可以通過分段試送縮小故障范圍，優先恢復非故障區域供電。

案例 2。2018 年 8月 17 日 08∶18∶00，海虞變 127曹福線發生單相接地故障后，經首輪巡線未發現故障，因曹福線線路較長、用戶多，全線仔細巡視耗時過多，決定對曹福線進行分段試送。曹福線電氣接線簡圖如圖1所示。

圖1 海虞變127曹福線電氣結構

步驟如下：

（1）拉開7175開關，試送成功；

（2）拉開7139開關，合上7175、7140開關，試送成功；

（3）初步判斷故障范圍為7139后段范圍內；

（4）對7139后段線路進行巡線，發現#36A15A1～#36A15A2桿有樹枝碰到線路，發現故障；

（5）排除故障后，全線試送成功。

3 手持式單相接地故障定位儀

單相接地發生后，根據相關規程允許帶接地運行2 h。在經過首輪巡線排除斷線情況后，通過分段試送縮小故障范圍。若還無法發現故障點，則需借助儀器來檢測。手持式單相接地故障定位儀如圖2所示。

手持式單相接地故障定位儀的基本原理是線路在發生單相接地時會產生零序分量，手持式單相接地故障定位儀通過內置線圈捕捉并放大零序分量來判斷是否有接地電流流過線路。

圖2 手持式單相接地故障定位儀

案例 3。2018 年 2月 22 日 20∶29∶56，莫城變 121金星線發生單相接地故障，經多次巡線未發現異常。搶修人員決定采用手持式單相接地故障定位儀來確定故障點位置。莫城變121金星線電氣簡圖如圖3所示。

圖3 莫城變121金星線發生單相接地故障電氣圖

以莫城變121金星線單相接地故障為例，故障點實際發生在#68支線，故障原因為5014開關內部故障引起線路接地，通過常規巡線根本無法發現。調度強送電開始后，搶修人員分別在#23、#35、#42、#53電桿處采用手持式單相接地定位儀進行測量，均能夠檢測到故障信號。但是，在#68桿小號側檢測到了故障信號，而在#68桿大號側未檢測到故障信號。因此，搶修人員判定故障點在#68支線。經檢測，故障是柱上負荷開關內部絕緣擊穿造成的接地。

采用手持式單相接地定位儀，能夠快速、精準判定故障位置，但是需要在排除斷線的前提下帶接地強送電，存在一定的安全隱患。現場測試人員必須做好防護措施，以防故障點跨步電壓傷人。同時，這種測量方法必須排除其他信號的干擾，若被測線路附近有高壓線或低壓帶電線路，可能會影響測量的準確性。

4 態錄波型故障指示器

暫態錄波型故障指示器是配網近年來采用的一種較先進的故障定位方法。原理是通過高精度的零序電壓與零序電流感應檢測元件進行檢測，并通過GPRS精確對時。當零序電壓發生突變時，檢測零序電流分量，以此作為接地故障選線與判斷故障點的依據[2]。

案 例 4。2018 年 9 月 6 日 07∶40∶13， 鐵 琴 變 211豐研I回線速切動作，重合成功，222鐵庭線速切動作重合不成（該案例最終分析結果為因單相接地故障引發了不同線路經大地相間短路跳閘）。

鐵琴變211豐研I回線只供一家重要用戶，對供電可靠性要求非常高，一旦發生故障將帶來重大損失。豐研I回線電氣接線簡圖如圖4所示。

圖4 豐研I回線電氣接線

從圖4可以看到，豐研I回線#3、#20、#35分別安裝了一組暫態錄波型故障指示器（SGS）。

故障發展過程如下。

（1）單相接地故障 2018-09-06 07∶40∶13.702734 鐵琴變電站1段-211豐研I回線35#桿后A相發生接地故障。豐研I回線零序電壓波形如圖5所示。

圖5 豐研I回線零序電壓波形

（2）不同線路異相經地短路 2018-09-06 07∶40∶13.720 546 18 ms后，鐵琴變電站1段另一條線路也發生接地故障，故障演變為不同線路異相經地短路故障，A相短路電流峰值達到了3 800 A。后調度通知證實，同母線的222鐵庭線幾乎同時發生跳閘。鐵庭線因未安裝故障指示器，因此未能記錄故障波形。豐研I回線各監測點零序電流波形，如圖6所示。

（3）211豐研 I回線線路跳閘 2018-09-06 07∶40∶13.784 375 64 ms后，211豐研I回線線路跳閘；

（4）零序電壓恢復正常 2018-09-06 07∶40∶14.333 593零序電壓恢復正常；

（5）211豐研 I回線線路合閘 2018-09-06 07∶40∶15.878 281鐵琴變電站1段-211豐研I回線重合閘成功，恢復供電。

暫態錄波型故障指示器監測系統完整記錄了故障發生到恢復供電的全部變化過程。由此，可判斷故障原因為用戶內部故障，A相某處絕緣薄弱造成接地，排除了線路故障，不需安排人員進行巡線，也分清了故障責任。

圖6 豐研I回線各監測點零序電流波形

5 方法比較

通過案例分析可以看到每種方法在故障定位中的作用，下面將總結每種方法的優劣與適用范圍。

5.1 常規巡線

優點是簡單直觀，適用于絕大部分故障，是查找故障的最基本方法。缺點是耗時較長，很難發現較隱蔽的缺陷，往往也難以發現設備內部缺陷。線路較長時，該方法恢復供電用時較多，適用于首輪巡線，排除斷線，確保人身安全。通常，它常與其他技術手段相結合使用。

5.2 分段試送

可快速判斷故障區域，縮小故障范圍，優先恢復非故障區域供電，但無法精確定位故障點，適用于較長線路。

5.3 手持式單相接地故障定位儀

可精準定位故障點，但需帶接地強送電，存在一定的安全風險，適用于常規巡線無法找出的隱蔽性故障和設備內部故障。

5.4 暫態錄波型故障指示器

可遠程精確判定故障區域，并記錄故障發生的全過程，有利于故障分析，但只能用于故障發生前已安裝的線路，且效果取決于安裝的位置與數量。若普遍應用，則投入資金較大。因此，它適用于對供電可靠性要求特別高的重要用戶，或線路發生短時故障后即消失，而巡線等手段無效，需有針對性分析故障原因的線路[3]。

6 結 論

單相接地故障是一種相對隱蔽的故障。針對不同情況要采取相應措施，才能取得最好的效果。以上論述的4種方法是常熟配網搶修過程中最常用的方法，且在故障定位過程中需相互配合使用，力爭最快定位故障[4]。