一種非典型的10kV系統單相接地故障分析與處理

袁致忠

摘 要：針對一起非典型的10kV線路單相接地故障，分析故障產生的原因，采用停電登桿檢查及超聲波帶電監測等方法，查找故障點，提出防范措施，防止類似故障的再次發生。

關鍵詞：10kV線路；單相接地；故障分析

中圖分類號：TM863 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0128-02

Abstract： In view of an atypical single-phase grounding fault of 10kV line， the causes of the fault are analyzed. The fault points are searched by means of power failure boarding inspection and ultrasonic live monitoring， and preventive measures are proposed to prevent the recurrence of similar faults.

Keywords： 10kV line； single-phase grounding； failure analysis

10kV架空線路單相接地是一種常見故障[1]，特別是雨季、大風和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發生，根據規范要求，系統雖然可繼續運行不超過2h[2]，但由于非故障相對地電壓的升高，對整個供電網絡的絕緣造成威脅，若發生單相接地故障后電網長時間運行，會嚴重影響變電設備和配電網的安全經濟運行。

1 故障前運行方式

某110kV變電站有40MVA、50MVA、50MVA主變各一臺，110kV側三條回路進線；35kV側共6條輸出回路；10kV側有三段母線共20條輸出回路。該變電站10kV母線側采用分段運行方式，Ⅰ段母線共有6個回路輸出，所有負荷都采用架空線路敷設，其中979線架空線路距離全長約11km，中間還T接有周邊村莊生活用電，供電環境復雜；其它五個回路為礦山專用線路，平均線路長度約1.5km。由于金屬礦山屬于雷電多發區，架空線路、電纜接頭、絕緣子等容易受到雷電的影響，形成擊穿、閃絡、絕緣下降，最終造成接地或短路故障，影響供電安全可靠運行。某變電站10kVⅠ段母線見圖1。

2 故障現狀

2017年該變電站Ⅰ段母線曾發生多起因外部線路接地故障，由于該變電站暫未設置小電流接地選線設備，無法準確識別接地故障回路，只能采用拉路法，按照用電負荷重要性及供電線路復雜程度，首先將供電環境復雜而負荷等級較低的979線進行拉合閘，隨后對971線、973線、981線進行拉合閘，最后對重要負荷975線和977線進行拉合閘，來判斷具體接地故障回路。在實際操作過程中，經常出現以下兩種不同的故障現狀：

（1）將某一條線路斷開后，發現接地故障沒有消失，基本可判斷該回路沒有接地故障，故障還在其它回路，恢復送電后繼續對下一條線路進行操作。結果對Ⅰ段母線6個回路全部操作一遍，接地故障沒有消失，沒有識別出接地故障回路，可能存在兩個回路同時出現接地故障，只有對6個回路全部同時斷電，接地故障消失后，采用試送電法，當送到某條線路時，接地信號出現，說明該線路接地，并將該線路斷開，繼續查找接地線路，直到將所有的接地線路查出為止。

（2）根據變電站內的后臺監測設備顯示，剛出現接地故障時，顯示為A相接地故障，隨后會顯示為B相接地故障的現象。

3 原因分析

（1）消弧消諧保護裝置故障：通過對用戶側所有10kV高配室開關柜進行排查，發現各高配室都配置有消弧消諧柜，當上一級變電站同個母線段的10kV某輸出回路出現絕緣下降形成弧光接地故障后，保護裝置自動識別，B相真空接觸器吸合，將弧光接地轉變為金屬接地，弧光自動熄滅，起到保護功能。由于消弧消諧保護裝置在接地故障消除后，保護裝置自身故障無法自動復位，造成接地故障轉移的假象。

（2）線路或設備絕緣下降：由于線路出現金屬接地故障后，變電站內同個母線段的各輸出回路非故障相對地電壓的升高，對絕緣造成威脅，如果某些絕緣子、電纜等選型不合理或絕緣下降、閃絡等原因，當相電壓抬升至線電壓時，絕緣子表面污穢受潮耐壓強度降低后絕緣表面形成放電回路，使泄漏電流增大達到表面擊穿放電，出現擊穿形成弧光接地或高阻接地故障，當接地故障排除相電壓恢復正常后，絕緣電阻又恢復的現象。

（3）氧化鋅避雷器故障：氧化鋅避雷器是利用氧化鋅良好的非線性伏安特性，使在正常工作電壓時流過避雷器的電流極小。如氧化鋅避雷器老化、受潮、絕緣下降或選型不合理等都會造成接地故障的現象，在避雷器選型過程中往往只考慮了操作過電壓和雷電過電壓保護功能，沒有考慮單相接地過電壓下避雷器的安全運行，如果氧化鋅避雷器額定電壓選擇偏小，當供電系統出現接地過電壓或其它暫態過電壓時，形成低阻導通狀態，影響供電系統的安全穩定運行。

4 處理措施

（1）采用紅外線檢測技術與超聲波檢測技術，對1段母線六條10kV輸出線路的32基水泥電桿上的絕緣子、戶外真空斷路器、電纜終端頭等線路設備進行帶電檢測，發現971線1#桿、3#桿隔離開關和線夾輕度發熱；975線1#桿隔離開關有異物、7#桿隔離開關和線夾輕度發熱、9#桿絕緣子破損。對發現破損、裂紋、剝離、發熱、污閃的絕緣子、隔離開關、線夾或電纜接頭全部進行更換。

（2）采用線路整體絕緣搖測法，在確保線路配電變壓器和電容器均被斷開的前題下，分別對Ⅰ段母線所有輸出回路進行絕緣測試。經檢測發現部分絕緣子阻值降低，975線一段進戶電纜絕緣下降及電纜頭接地和密封處理不到位等現象。對低值絕緣子、電纜進行更換，并按規范重新制作電纜頭耐壓檢測合格后重新接入。

（3）采用日巡和夜巡相結合方式對線路檢查，巡視中重點檢查導線與樹木、建筑物的距離，桿塔是否有鳥窩，導線綁扎是否牢固，絕緣子固定螺栓是否松脫，橫擔、拉線螺栓是否松脫，導線弧垂是否過大或過小等，發現隱患及時消除。

（4）定期對絕緣子進行清掃，在輸電線路長期運行的過程中，特別是金屬礦山，絕緣子表面會附著一層導電性的粉塵，對絕緣子的絕緣性能造成了一定的破壞，因此，為了使絕緣子的絕緣性能得到保證，就必須進行清掃工作，將絕緣子表面的雜質清除掉，在清掃的同時，還要仔細地對絕緣子進行檢查，查看其表面是否出現裂紋、損壞等缺陷，發現問題時，就要及時地將其進行更換。

（5）設備選型要合理，氧化鋅避雷器的選擇過程中，在充分考慮操作過電壓和雷電過電壓保護功能時，必須同步考慮單相接地過電壓下避雷器的安全運行；在消弧消諧保護裝置的選型過程中，選擇當接地故障時消除時，保護裝置能夠自動復位，減少人工操作誤差，避免引起非故障接地造成故障處理時間的延長。

（6）定期組織對架空線路的接地電阻值進行巡查和檢測，對腐蝕嚴重的接地網必須重新修復或置換，對達不到設計規范要求阻值的接地網必須增加接地裝置或進行土壤置換，降低接地電阻阻值，實現雷電過電壓后能夠及時泄漏，釋放了過電壓的能量。

（7）變電站內增設小電流接地選線設備，當輸出線路出現接地故障時，能夠準確識別故障回路，減少故障停電時間。小電流接地選線裝置用于系統發生單相接地時，判斷線路故障的一種智能監測設備，能及時準確判定接地回路，提高供電可靠性[3]。

5 結束語

通過采用紅外線檢測技術與超聲波檢測技術帶電對線路設備檢測和斷電絕緣測試，對發現的低值絕緣子、電纜、電纜頭及選型不合理的避雷器進行更換，同時對消弧消諧保護裝置故障造成無法自動復位的進行更換。經過2018年近一年時間的運行，該母線段未出現接地故障，基本保證了供電安全穩定運行。

參考文獻：

[1]孫秋野.電力系統分析[M].人民郵電出版社，2012：172-187.

[2]王世禎.電網調度運行技術[M].東北大學出版社，1997：246-271.

[3]岑凱加.小電流接地選線裝置原理及選用[J].電氣時空，2011.